JPH09116023A - Input protecting circuit for semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Input protecting circuit for semiconductor integrated circuit device

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JPH09116023A
JPH09116023A JP7266941A JP26694195A JPH09116023A JP H09116023 A JPH09116023 A JP H09116023A JP 7266941 A JP7266941 A JP 7266941A JP 26694195 A JP26694195 A JP 26694195A JP H09116023 A JPH09116023 A JP H09116023A
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JP
Japan
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electrode
terminal
semiconductor integrated
integrated circuit
protection circuit
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JP7266941A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoji Takayama
正二 高山
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To protect internal elements stably and to make it possible to input a high-voltage signal without damaging the reliability by providing specific n-channel type first and second MOS transistors, stabilizing the operation start voltage of an electrostatic protective circuit, and preventing the change of the electrostatic durability. SOLUTION: An n-channel type first MOS transistors M2 is provided with the gate electrode connected to a power terminal 3, with the drain electrode to an input terminal 1, with the source electrode to a free terminal, and with the foundation electrode to a grounding terminal 4. Besides, an n-channel type second MOS transistor M3 is provided with the gate and drain electrodes connected to the power terminal 3, with the source electrode to a free terminal, and the foundation electrode to the grounding electrode 4. That is, the operation start voltage of the electrostatic protective circuit in an input protecting circuit is determined by the breakdown withstand voltages between the drain electrodes of the n-channel MOS transistors M2, M3 and a P-type substrate. Consequently, it becomes possible to prevent the deterioration of the electrostatic durability.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、CMOSトランジ
スタ構成の半導体集積回路装置の入力保護回路に関し、
特に、静電気などの高電圧から内部の信号処理回路を保
護するための入力保護回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input protection circuit for a semiconductor integrated circuit device having a CMOS transistor structure,
In particular, the present invention relates to an input protection circuit for protecting an internal signal processing circuit from high voltage such as static electricity.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路装置では微細化の
進歩が著しく、MOSトランジスタのゲート酸化膜厚は
ますます薄膜化される傾向にある。そして、微細化、薄
膜化による信頼性低下を防止するため標準的な電源電圧
は、長年使用されてきた5Vから3.3V、2.5Vへ
と低電圧化されてきた。従って、各種の半導体集積回路
装置を使用してシステムを構築していく場合、例えば5
V電源の半導体集積回路装置の出力信号を3.3V電源
の半導体集積回路装置へ入力するといったことが起るこ
とになる。この様な自身の電源電圧よりも高電圧の信号
を入力可能な入力保護回路としては、1992 シンポ
ジウム オン ブイエルエスアイ サーキッツ ダイジ
ェスト オブ テクニカル ペーパー(1992 Sy
mposium on VLSI Circuits
Digest of Technical Pape
r)、第90〜91頁に掲載された論文、ハイリー リ
ライアブル プロセス インセンシティブ 3.3V−
5V インタフェース サーキッツ(Highly R
eliable Process Insensiti
ve 3.3V−5V Interface Circ
uit)があげられる。上記論文に記載された入力保護
回路について、以下に説明する。
2. Description of the Related Art In recent years, the progress of miniaturization in semiconductor integrated circuit devices has been remarkably advanced, and the gate oxide film thickness of MOS transistors tends to be further reduced. The standard power supply voltage has been lowered from 5V, which has been used for many years, to 3.3V and 2.5V in order to prevent the reliability from being lowered due to miniaturization and thinning. Therefore, when a system is constructed using various semiconductor integrated circuit devices, for example, 5
The output signal of the semiconductor integrated circuit device of V power supply is input to the semiconductor integrated circuit device of 3.3 V power supply. As an input protection circuit capable of inputting a signal having a voltage higher than the power supply voltage of its own, there is a 1992 symposium on brussels circus digest of technical paper (1992 Sy.
mpodium on VLSI Circuits
Digest of Technical Paper
r), paper published on pages 90-91, Highly Reliable Process Insensitive 3.3V-
5V Interface Circuits (Highly R
Eliable Process Intensity
ve 3.3V-5V Interface Circ
Uit). The input protection circuit described in the above paper will be described below.

【0003】図3に示す従来の入力保護回路では、入力
端子1と出力端子2との間にnチャネルMOSトランジ
スタM1が接続されている。このnチャネルMOSトラ
ンジスタM1により、出力端子2の電位は、電源端子3
の電位よりnチャネルMOSトランジスタM1のしきい
値電圧分低い値までしか上昇しない。従って、出力端子
2に接続される内部回路(図示せず)には電源電圧以上
の電圧は印加されず、内部回路の信頼性が損なわれる事
はない。またnチャネルMOSトランジスタM1自身は
ゲート電極が電源端子に接続されているため、入力端子
1に電源電圧よりも高電圧の信号が印加されても、ゲー
ト電極と入力端子1すなわちドレイン電極間のゲート酸
化膜に掛かる電圧は、入力信号の最高電圧から電源電圧
分差し引いた値にしかならず、同様に信頼性が損なわれ
ることはない。
In the conventional input protection circuit shown in FIG. 3, an n-channel MOS transistor M1 is connected between an input terminal 1 and an output terminal 2. Due to the n-channel MOS transistor M1, the potential of the output terminal 2 is
It rises only up to a value lower than the potential of by the threshold voltage of the n-channel MOS transistor M1. Therefore, a voltage higher than the power supply voltage is not applied to the internal circuit (not shown) connected to the output terminal 2, and the reliability of the internal circuit is not impaired. Further, since the gate electrode of the n-channel MOS transistor M1 itself is connected to the power supply terminal, even if a signal having a voltage higher than the power supply voltage is applied to the input terminal 1, the gate between the gate electrode and the input terminal 1 or the drain electrode is The voltage applied to the oxide film is only the value obtained by subtracting the power supply voltage from the maximum voltage of the input signal, and the reliability is likewise not impaired.

【0004】寄生npnバイポーラトランジスタQ1,
Q2は、静電気による破壊を防ぐ為に設けてある。この
トランジスタの断面を図4に示す。静電気保護回路は通
常の回路動作には影響を与えず、静電気の様な高電圧パ
ルスが印加された場合にのみ速やかに放電することが望
まれる。図4に示した寄生npnバイポーラトランジス
タはnチャネルMOSトランジスタのソース・ドレイン
及び素子分離領域を形成するときに、同時に形成される
n型拡散層31,32と、p型シリコン基板33と、シ
リコン酸化膜34とにより構成される。n型拡散層31
あるいは32とp型シリコン基板33とで形成されるp
n接合が順バイアスされるか又は、逆バイアスされてブ
レークダウンが発生しない限り、動作しない。
Parasitic npn bipolar transistor Q1,
Q2 is provided to prevent damage due to static electricity. A cross section of this transistor is shown in FIG. The static electricity protection circuit does not affect the normal circuit operation, and it is desired to discharge quickly only when a high voltage pulse such as static electricity is applied. The parasitic npn bipolar transistor shown in FIG. 4 has n-type diffusion layers 31 and 32, a p-type silicon substrate 33, and a silicon oxide which are simultaneously formed when forming a source / drain and an element isolation region of an n-channel MOS transistor. And the film 34. n-type diffusion layer 31
Alternatively, p formed by 32 and p-type silicon substrate 33
It will not work unless the n-junction is forward biased or reverse biased and breakdown occurs.

【0005】以下、入力端子1に静電気パルスが印加さ
れた場合の動作について説明する。入力端子1に、接地
端子4に対して正極の静電気パルスが印加されると、寄
生npnバイポーラトランジスタQ2のコレクタ・ベー
ス間のpn接合が逆バイアス状態となり、高電圧のため
ブレークダウン電流がベースに流れる。このベースへの
電流が寄生抵抗によりベース電位を上昇させ、寄生np
nバイポーラトランジスタQ2がオン状態になり放電が
行われて、内部素子が保護される。
The operation when an electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 will be described below. When a positive electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 with respect to the ground terminal 4, the pn junction between the collector and the base of the parasitic npn bipolar transistor Q2 is in a reverse bias state, and a breakdown current becomes a base due to the high voltage. Flowing. The current to the base raises the base potential due to the parasitic resistance, and the parasitic np
The n-bipolar transistor Q2 is turned on and discharged to protect the internal elements.

【0006】入力端子1に、接地端子4に対し負極の静
電気パルスが印加されると、寄生npnバイポーラトラ
ンジスタQ2のコレクタ・ベース間のpn接合が順バイ
アス状態となり放電が行われて、内部素子が保護され
る。
When a negative-polarity electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 with respect to the ground terminal 4, the pn junction between the collector and the base of the parasitic npn bipolar transistor Q2 becomes a forward bias state and discharge is performed, and the internal element is discharged. Be protected.

【0007】入力端子1に、電源端子3に対し正極の静
電気パルスが印加されると、寄生npnバイポーラトラ
ンジスタQ1のエミッタ・ベース間のpn接合が逆バイ
アス状態となり、高電圧のためブレークダウン電流がベ
ースに流れる。このベースへの電流が寄生抵抗によりベ
ース電位を上昇させ、寄生npnバイポーラトランジス
タQ1がオン状態になり放電が行われて、内部素子が保
護される。
When a positive electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 with respect to the power supply terminal 3, the pn junction between the emitter and the base of the parasitic npn bipolar transistor Q1 is in a reverse bias state and a breakdown current is generated due to the high voltage. It flows to the base. The current to the base raises the base potential due to the parasitic resistance, the parasitic npn bipolar transistor Q1 is turned on and discharged, and the internal element is protected.

【0008】入力端子1に、電源端子3に対し負極の静
電気パルスが印加されると、寄生npnバイポーラトラ
ンジスタQ1のコレクタ・ベース間のpn接合が逆バイ
アス状態となり、高電圧のためブレークダウン電流がベ
ースに流れる。このベースへの電流が寄生抵抗によりベ
ース電位を上昇させ、トランジスタQ1がオン状態にな
り放電が行われて、内部素子が保護される。
When a negative electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 with respect to the power supply terminal 3, the pn junction between the collector and the base of the parasitic npn bipolar transistor Q1 is in a reverse bias state and a breakdown current is generated due to the high voltage. It flows to the base. The current to the base raises the base potential due to the parasitic resistance, the transistor Q1 is turned on and discharging is performed, and the internal element is protected.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】前述した様に、従来の
高電圧信号の入力保護回路は、静電気保護に寄生npn
バイポーラトランジスタを使用しており、入力端子と接
地端子間に負極の静電気パルスが印加される場合以外
は、コレクタ・ベースあるいはエミッタ・ベース間のブ
レークダウン電圧が、動作開始のトリガとなっている。
従って、素子分離の方法を変更した場合、例えば高集積
化の為トレンチ分離を採用した場合、ブレークダウン電
圧が高くなり保護機能を果たせなくなる。図3に示す従
来の入力保護回路で言えば、最小チャネル長0.5μm
の製造プロセスで従来のLOCOS分離の場合11V前
後のブレークダウン耐圧であったものが、トレンチ分離
を採用することで16V前後に高くなってしまい、nチ
ャネルMOSトランジスタM1が破壊されてしまうとい
う欠点がある。この様な分離方式の違いによるブレーク
ダウン耐圧の変化は、p型基板とn型拡散層とのブレー
クダウンが、素子分離領域との境界の表面近傍での電界
集中により生じている為である。これらを回避する為に
は、単なる寄生素子ではない静電気保護様の素子を新た
に作り込まなければならず、製造工程数が増加してしま
うという欠点があった。
As described above, the conventional high voltage signal input protection circuit has a parasitic npn for electrostatic protection.
A bipolar transistor is used, and the breakdown voltage between the collector and the base or the emitter and the base serves as a trigger for starting the operation except when a negative electrostatic pulse is applied between the input terminal and the ground terminal.
Therefore, when the element isolation method is changed, for example, when trench isolation is adopted for high integration, the breakdown voltage becomes high and the protection function cannot be fulfilled. Speaking of the conventional input protection circuit shown in FIG. 3, the minimum channel length is 0.5 μm.
In the conventional manufacturing process, the breakdown withstand voltage of about 11V in the case of the conventional LOCOS isolation is increased to about 16V by adopting the trench isolation, and the n-channel MOS transistor M1 is destroyed. is there. The change in breakdown voltage due to the difference in the isolation method is because the breakdown between the p-type substrate and the n-type diffusion layer is caused by the electric field concentration near the surface of the boundary with the element isolation region. In order to avoid these, it is necessary to newly build an electrostatic protection-like element that is not a simple parasitic element, which has a drawback that the number of manufacturing steps increases.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
装置の入力保護回路は、CMOSトランジスタ構成の半
導体集積回路装置のチップ上に設けられて、ゲート電極
が電源電圧供給端子に接続され、ドレイン電極が信号入
力端子に接続され、基板電極が接地端子に接続され、ソ
ース電極が解放されたnチャネル型の第1のMOSトラ
ンジスタと、ゲート電極及びドレイン電極が前記電源電
圧供給端子に接続され、基板電極が前記接地端子に接続
され、ソース電極が解放されたnチャネル型の第2のM
OSトランジスタとを備えることを特徴とする。
An input protection circuit for a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is provided on a chip of a semiconductor integrated circuit device having a CMOS transistor structure, a gate electrode connected to a power supply voltage supply terminal, and a drain. An n-channel first MOS transistor having an electrode connected to a signal input terminal, a substrate electrode connected to a ground terminal, and a source electrode opened; and a gate electrode and a drain electrode connected to the power supply voltage supply terminal, The n-channel second M in which the substrate electrode is connected to the ground terminal and the source electrode is released.
And an OS transistor.

【0011】又、上記の半導体集積回路装置の入力保護
回路において、コレクタ電極が前記電源電圧供給端子に
接続され、エミッタ電極が前記信号入力端子に接続さ
れ、ベース電極が前記接地端子に接続されたnpn型の
第1のバイポーラトランジスタと、コレクタ電極が前記
信号入力端子に接続され、エミッタ電極及びベース電極
が前記接地端子に接続されたnpn型の第2のバイポー
ラトランジスタとを備えることを特徴とする。
In the input protection circuit of the semiconductor integrated circuit device, the collector electrode is connected to the power supply voltage supply terminal, the emitter electrode is connected to the signal input terminal, and the base electrode is connected to the ground terminal. An npn-type first bipolar transistor, and an npn-type second bipolar transistor having a collector electrode connected to the signal input terminal and an emitter electrode and a base electrode connected to the ground terminal. .

【0012】更に、上記の半導体集積回路装置の入力保
護回路において、前記信号入力端子とこの入力保護回路
からの信号を受ける信号処理回路の信号入力点との間に
電流経路をなすように接続されて、ゲート電極が前記電
源電圧供給端子に接続され、基板電極が前記接地端子に
接続されたトランスファゲートのnチャネル型MOSト
ランジスタを設けたことを特徴とする。
Further, in the input protection circuit of the semiconductor integrated circuit device, a current path is connected between the signal input terminal and a signal input point of a signal processing circuit for receiving a signal from the input protection circuit. Then, an n-channel MOS transistor of a transfer gate having a gate electrode connected to the power supply voltage supply terminal and a substrate electrode connected to the ground terminal is provided.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図を用いて詳細に説明する。図1は本発明の第1の
実施の形態を示す回路図である。ゲート電極が電源端子
3に、ドレイン電極が入力端子1に、ソース電極が解放
端に、基板電極が接地端子4に接続されたnチャネルM
OSトランジスタM2と、ゲート電極およドレイン電極
が電源端子3に、ソース電極が解放端に、基板電極が接
地端子4に接続されたnチャネルMOSトランジスタM
3とを含み構成されている。図3に示す従来の入力保護
回路と同様に、出力端子2の電位が電源端子3の電位以
上に上昇しないように、nチャネルMOSトランジスタ
M1が入力端子1と出力端子2間に接続されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. An n-channel M in which the gate electrode is connected to the power supply terminal 3, the drain electrode is connected to the input terminal 1, the source electrode is connected to the open end, and the substrate electrode is connected to the ground terminal 4.
The OS transistor M2, an n-channel MOS transistor M in which the gate electrode and the drain electrode are connected to the power supply terminal 3, the source electrode is connected to the open end, and the substrate electrode is connected to the ground terminal 4.
3 is included. Similar to the conventional input protection circuit shown in FIG. 3, an n-channel MOS transistor M1 is connected between the input terminal 1 and the output terminal 2 so that the potential of the output terminal 2 does not rise above the potential of the power supply terminal 3. .

【0014】以下、入力端子1に静電気パルスが印加さ
れた場合の動作について説明する。入力端子1に、接地
端子4に対して正極の静電気パルスが印加されると、n
チャネルMOSトランジスタM2のドレイン電極(n型
拡散層)とp型基板とが逆バイアス状態になりブレーク
ダウンが生じて放電することで、内部回路が保護され
る。
The operation when an electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 will be described below. When a positive electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 with respect to the ground terminal 4,
The drain electrode (n-type diffusion layer) of the channel MOS transistor M2 and the p-type substrate are in a reverse bias state to cause breakdown and discharge, thereby protecting the internal circuit.

【0015】入力端子1に、接地端子4に対して負極の
静電気パルスが印加されると、nチャネルMOSトラン
ジスタM2のドレイン電極(n型拡散層)とp型基板と
が順バイアス状態になる放電することで、内部回路が保
護される。
When a negative electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 with respect to the ground terminal 4, the drain electrode (n-type diffusion layer) of the n-channel MOS transistor M2 and the p-type substrate are in a forward bias state. By doing so, the internal circuit is protected.

【0016】入力端子1に、電源端子3に対して正極の
静電気パルスが印加されると、nチャネルMOSトラン
ジスタM2のドレイン電極(n型拡散層)とp型基板は
逆バイアス状態になりブレークダウンが生じ、p型基板
とnチャネルMOSトランジスタM3のドレイン電極
(n型拡散層)との順バイアスされたpn接合を介して
放電することで、内部回路が保護される。
When a positive electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 with respect to the power supply terminal 3, the drain electrode (n-type diffusion layer) of the n-channel MOS transistor M2 and the p-type substrate are in a reverse bias state and break down. Occurs and discharges via the forward-biased pn junction between the p-type substrate and the drain electrode (n-type diffusion layer) of the n-channel MOS transistor M3, thereby protecting the internal circuit.

【0017】入力端子1に、電源端子3に対して負極の
静電気パルスが印加されると、nチャネルMOSトラン
ジスタM3のドレイン電極(n型拡散層)とp型基板は
逆バイアス状態になりブレークダウンが生じ、p型基板
とnチャネルMOSトランジスタM2のドレイン電極
(n型拡散層)との順バイアスされたpn接合を介して
放電することで、内部回路が保護される。
When a negative electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 with respect to the power supply terminal 3, the drain electrode (n-type diffusion layer) of the n-channel MOS transistor M3 and the p-type substrate are in a reverse bias state and break down. Occurs and discharges via the forward biased pn junction between the p-type substrate and the drain electrode (n-type diffusion layer) of the n-channel MOS transistor M2, thereby protecting the internal circuit.

【0018】以上説明した様に、入力保護回路における
静電気保護回路の動作開始電圧は、nチャネルMOSト
ランジスタM2,M3のドレイン電極(n型拡散層)と
p型基板間のブレークダウン耐圧によって決定される。
nチャネルMOSトランジスタ(M2,M3)は寄生素
子ではなくnチャネルMOSトランジスタM1と同様に
して製造されるものであるから、相対的なブレークダウ
ン耐圧は製造方法が変わっても変化せず、特に高集積化
の為に素子分離領域の形成方法を変えた場合でもブレー
クダウン耐圧が変化することはない。例えば、最小チャ
ネル長0.5μmの製造プロセスでLOCOS分離から
トレンチ分離にした場合でも、ブレークダウン耐圧は1
0V前後で変化はない。従って、従来の様に素子分離方
法を変えることで、nチャネルMOSトランジスタM1
が静電気破壊を起こすようなことはなくなる。つまり、
製造プロセス依存性が少なく、微細化に適した入力保護
回路と言える。
As described above, the operation start voltage of the electrostatic protection circuit in the input protection circuit is determined by the breakdown withstand voltage between the drain electrodes (n-type diffusion layers) of the n-channel MOS transistors M2 and M3 and the p-type substrate. It
The n-channel MOS transistors (M2, M3) are not parasitic elements and are manufactured in the same manner as the n-channel MOS transistor M1. Therefore, the relative breakdown voltage does not change even if the manufacturing method is changed, and is particularly high. Even if the method of forming the element isolation region is changed for integration, the breakdown withstand voltage does not change. For example, even if the LOCOS isolation is changed to the trench isolation in the manufacturing process with the minimum channel length of 0.5 μm, the breakdown voltage is 1
There is no change at around 0V. Therefore, by changing the element isolation method as in the conventional case, the n-channel MOS transistor M1
No longer causes static electricity damage. That is,
It can be said that the input protection circuit is suitable for miniaturization because it has little dependency on the manufacturing process.

【0019】次に、本発明の第2の実施の形態を、図2
を用いて詳細に説明する。第1の実施の形態と同様、ゲ
ート電極が電源端子3に、ドレイン電極が入力端子1
に、ソース電極が開放端に、基板電極が接地端子4に接
続されたnチャネルMOSトランジスタM2と、ゲート
電極およびドレイン電極が電源端子3に、ソース電極が
開放端に、基板電極が接地端子4に接続されたnチャネ
ルMOSトランジスタM3とを含み構成されている。図
3に示す従来の入力保護回路と同様に、出力端子2の電
位が電源端子3の電位以上に上昇しないように、nチャ
ネルMOSトランジスタM1が入力端子1と出力端子2
間に接続されている。寄生npnバイポーラトランジス
タQ1,Q2は、図3に示す従来の入力保護回路と同
様、静電気保護用として入力端子1と電源端子3、接地
端子間に接続されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described in detail with reference to FIG. Similar to the first embodiment, the gate electrode is the power supply terminal 3 and the drain electrode is the input terminal 1.
In addition, the n-channel MOS transistor M2 having the source electrode at the open end, the substrate electrode connected to the ground terminal 4, the gate electrode and the drain electrode at the power supply terminal 3, the source electrode at the open end, and the substrate electrode at the ground terminal 4 And an n-channel MOS transistor M3 connected to. Similar to the conventional input protection circuit shown in FIG. 3, the n-channel MOS transistor M1 is provided with an input terminal 1 and an output terminal 2 so that the potential of the output terminal 2 does not rise above the potential of the power supply terminal 3.
Connected between them. The parasitic npn bipolar transistors Q1 and Q2 are connected between the input terminal 1, the power supply terminal 3, and the ground terminal for electrostatic protection, as in the conventional input protection circuit shown in FIG.

【0020】以下に、入力端子1に静電気パルスが印加
された場合の動作について、説明する。入力端子1に、
接地端子4に対して正極の静電気パルスが印加される
と、nチャネルMOSトランジスタM2のドレイン電極
(n型拡散層)とp型基板が逆バイアス状態になりブレ
ークダウンが生じ、このブレークダウン電流が寄生抵抗
により寄生npnバイポーラトランジスタQ2のベース
電位を上昇させ、寄生npnバイポーラトランジスタQ
2をオンさせ放電することで、内部回路が保護される。
The operation when an electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 will be described below. Input terminal 1
When a positive electrostatic pulse is applied to the ground terminal 4, the drain electrode (n-type diffusion layer) of the n-channel MOS transistor M2 and the p-type substrate are reverse-biased and breakdown occurs, and this breakdown current is generated. The base resistance of the parasitic npn bipolar transistor Q2 is raised by the parasitic resistance, and the parasitic npn bipolar transistor Q2
By turning on 2 and discharging, the internal circuit is protected.

【0021】入力端子1に、接地端子4に対して負極の
静電気パルスが印加されると、nチャネルMOSトラン
ジスタM2のドレイン電極(n型拡散層)とp型基板及
び寄生npnバイポーラトランジスタQ2のコレクタ・
ベース間が順バイアス状態になり放電することで、内部
回路が保護される。
When a negative electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 with respect to the ground terminal 4, the drain electrode (n-type diffusion layer) of the n-channel MOS transistor M2, the p-type substrate and the collector of the parasitic npn bipolar transistor Q2.・
The internal circuit is protected by the forward bias between the bases and discharge.

【0022】入力端子1に、電源端子3に対して正極の
静電気パルスが印加されると、nチャネルMOSトラン
ジスタM2のドレイン電極(n型拡散層)とp型基板と
は逆バイアス状態になりブレークダウンが生じ、このブ
レークダウン電流が寄生抵抗により寄生npnバイポー
ラトランジスタQ1のベース電位を上昇させ、寄生np
nバイポーラトランジスタQ1をオンさせ放電すること
で、内部回路が保護される。
When a positive electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 with respect to the power supply terminal 3, the drain electrode (n-type diffusion layer) of the n-channel MOS transistor M2 and the p-type substrate are in a reverse bias state and break. The breakdown occurs, and this breakdown current raises the base potential of the parasitic npn bipolar transistor Q1 due to the parasitic resistance.
The internal circuit is protected by turning on and discharging the n-bipolar transistor Q1.

【0023】入力端子1に、電源端子3に対して負極の
静電気パルスが印加されると、nチャネルMOSトラン
ジスタM3のドレイン電極(n型拡散層)とp型基板は
逆バイアス状態になりブレークダウンが生じ、このブレ
ークダウン電流が寄生抵抗により寄生npnバイポーラ
トランジスタQ1のベース電位を上昇させ、寄生npn
バイポーラトランジスタQ1をオンさせ放電すること
で、内部回路が保護される。
When a negative electrostatic pulse is applied to the input terminal 1 with respect to the power supply terminal 3, the drain electrode (n-type diffusion layer) of the n-channel MOS transistor M3 and the p-type substrate are in a reverse bias state and break down. This breakdown current raises the base potential of the parasitic npn bipolar transistor Q1 due to the parasitic resistance, and the parasitic npn
The internal circuit is protected by turning on and discharging the bipolar transistor Q1.

【0024】以上説明した様に、本第2の実施の形態で
は、nチャネルMOSトランジスタM2,M3のドレイ
ン(n型拡散層)とp型基板間のブレークダウン電流に
よって寄生npnバイポーラトランジスタQ1,Q2を
オンさせ静電気を放電している。従って、第1の実施の
形態同様、nチャネルMOSトランジスタM2,M3は
寄生素子ではなくnチャネルMOSトランジスタM1と
同様にして製造されるものであるから、相対的なブレー
クダウン耐圧は製造方法が変わっても変化せず、製造プ
ロセス依存性が少ない微細化に適した入力保護回路と言
える。
As described above, in the second embodiment, the parasitic npn bipolar transistors Q1 and Q2 are generated by the breakdown current between the drains (n type diffusion layers) of the n channel MOS transistors M2 and M3 and the p type substrate. Is turned on to discharge static electricity. Therefore, as in the first embodiment, since the n-channel MOS transistors M2 and M3 are manufactured in the same manner as the n-channel MOS transistor M1 instead of being a parasitic element, the manufacturing method is different for the relative breakdown breakdown voltage. Even if it does not change, it can be said that it is an input protection circuit suitable for miniaturization with little dependence on the manufacturing process.

【0025】入力保護回路の集積度と言う点では第1の
実施の形態に劣るが、第1の実施の形態がnチャネルM
OSトランジスタのブレークダウン電流だけで放電して
いるのに対し、バイポーラトランジスタの動作を活用す
ることで放電時の抵抗を低減でき熱破壊に強いと言う効
果がある。
Although the degree of integration of the input protection circuit is inferior to that of the first embodiment, the first embodiment has an n-channel M channel.
While the discharge is performed only by the breakdown current of the OS transistor, by utilizing the operation of the bipolar transistor, the resistance at the time of discharge can be reduced, and there is an effect that it is resistant to thermal destruction.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体集
積回路装置の入力保護回路は、素子分離方法等の変更に
依存せず静電気保護回路の動作開始電圧を安定化させる
ことができる。これにより静電気耐性変動を防止し安定
して内部素子を保護すると共に、自身の電源電圧よりも
高電圧の信号を信頼性を損なうことなく入力することが
でき、微細化に非常に適しているという効果がある。
As described above, the input protection circuit of the semiconductor integrated circuit device of the present invention can stabilize the operation start voltage of the electrostatic protection circuit without depending on the change of the element isolation method and the like. As a result, it is possible to prevent fluctuations in static electricity resistance and protect internal elements in a stable manner, and to input a signal of a voltage higher than its own power supply voltage without impairing reliability, which is very suitable for miniaturization. effective.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の入力保護回路の一例を示す回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional input protection circuit.

【図4】寄生npnバイポーラトランジスタの断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a parasitic npn bipolar transistor.

【符号の説明】 1 入力端子 2 出力端子 3 電源端子 4 接地端子 31 n型拡散層(コレクタ) 32 n型拡散層(エミッタ) 33 p型シリコン基板 34 シリコン酸化膜[Explanation of symbols] 1 input terminal 2 output terminal 3 power supply terminal 4 ground terminal 31 n-type diffusion layer (collector) 32 n-type diffusion layer (emitter) 33 p-type silicon substrate 34 silicon oxide film

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CMOSトランジスタ構成の半導体集積
回路装置のチップ上に設けられて、 ゲート電極が電源電圧供給端子に接続され、ドレイン電
極が信号入力端子に接続され、基板電極が接地端子に接
続され、ソース電極が解放されたnチャネル型の第1の
MOSトランジスタと、 ゲート電極及びドレイン電極が前記電源電圧供給端子に
接続され、基板電極が前記接地端子に接続され、ソース
電極が解放されたnチャネル型の第2のMOSトランジ
スタとを備えることを特徴とする半導体集積回路装置の
入力保護回路。
1. A semiconductor integrated circuit device having a CMOS transistor structure, which is provided on a chip, has a gate electrode connected to a power supply voltage supply terminal, a drain electrode connected to a signal input terminal, and a substrate electrode connected to a ground terminal. An n-channel first MOS transistor having a source electrode released, a gate electrode and a drain electrode connected to the power supply voltage supply terminal, a substrate electrode connected to the ground terminal, and a source electrode released n An input protection circuit for a semiconductor integrated circuit device, comprising: a channel-type second MOS transistor.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体集積回路装置の
入力保護回路において、 コレクタ電極が前記電源電圧供給端子に接続され、エミ
ッタ電極が前記信号入力端子に接続され、ベース電極が
前記接地端子に接続されたnpn型の第1のバイポーラ
トランジスタと、 コレクタ電極が前記信号入力端子に接続され、エミッタ
電極及びベース電極が前記接地端子に接続されたnpn
型の第2のバイポーラトランジスタとを備えることを特
徴とする半導体集積回路装置の入力保護回路。
2. The input protection circuit for a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a collector electrode is connected to the power supply voltage supply terminal, an emitter electrode is connected to the signal input terminal, and a base electrode is the ground terminal. An npn-type first bipolar transistor connected to the npn transistor, a collector electrode connected to the signal input terminal, and an emitter electrode and a base electrode connected to the ground terminal.
Type second bipolar transistor, and an input protection circuit for a semiconductor integrated circuit device.
【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の半導体集積
回路装置の入力保護回路において、 前記信号入力端子とこの入力保護回路からの信号を受け
る信号処理回路の信号入力点との間に電流経路をなすよ
うに接続されて、ゲート電極が前記電源電圧供給端子に
接続され、基板電極が前記接地端子に接続されたトラン
スファゲートのnチャネル型MOSトランジスタを設け
たことを特徴とする半導体集積回路装置の入力保護回
路。
3. The input protection circuit for a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a current flows between the signal input terminal and a signal input point of a signal processing circuit that receives a signal from the input protection circuit. A semiconductor integrated circuit, which is provided with an n-channel MOS transistor of a transfer gate, which is connected so as to form a path, a gate electrode is connected to the power supply voltage supply terminal, and a substrate electrode is connected to the ground terminal. Device input protection circuit.
【請求項4】 請求項2に記載の半導体集積回路装置の
入力保護回路において、 前記チップの基板にp型シリコン結晶基板を用い、前記
第1及び第2のバイポーラトランジスタが、前記p型シ
リコン結晶基板をベース領域とし、前記p型シリコン結
晶基板内に形成されたn型領域であって、素子分離領域
を挟んでこれに接して形成された二つのn型領域をコレ
クタ領域又はエミッタ領域とする構造であることを特徴
とする半導体集積回路装置の入力保護回路。
4. The input protection circuit of the semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein a p-type silicon crystal substrate is used as a substrate of the chip, and the first and second bipolar transistors are the p-type silicon crystal. A substrate serves as a base region, and two n-type regions formed in the p-type silicon crystal substrate and in contact with the element isolation region are defined as collector regions or emitter regions. An input protection circuit for a semiconductor integrated circuit device having a structure.
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