JPH0922948A - 静電気保護回路 - Google Patents

静電気保護回路

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JPH0922948A
JPH0922948A JP7172627A JP17262795A JPH0922948A JP H0922948 A JPH0922948 A JP H0922948A JP 7172627 A JP7172627 A JP 7172627A JP 17262795 A JP17262795 A JP 17262795A JP H0922948 A JPH0922948 A JP H0922948A
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JP
Japan
Prior art keywords
resistor
line
symmetry
diode
pad
Prior art date
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Pending
Application number
JP7172627A
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English (en)
Inventor
Yoshiyuki Terajima
義幸 寺島
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】同一のパーツを使っても、その幾何学的配置に
よって静電気の経路の集中が避けられず、耐圧の低下を
招くことを防止する。 【構成】入出力の静電気などのサージ保護回路。パッド
と抵抗とダイオードとトランジスタで構成される静電気
保護回路において、集積回路チップの辺に対して垂直な
直線を対称軸としパッド中心を対称軸が通り、各構成要
素が線対称になるよう配置した。 【効果】静電気の電流を半減させ、更に特定の箇所への
電流集中を防止することにより静電気耐圧を高めること
ができる。カスタムICの設計のような標準の保護回路
を使えない場合、本発明により簡単で速く信頼性の高い
保護回路を作成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路において
入出力の静電気などのサージ保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の静電気保護回路は、例えば典型的
な入力保護回路の場合、抵抗とP++のダイオードとN
++ダイオードで構成され、静電気が印加されたとき抵
抗によって静電気の電圧を減少させ、ダイオードによっ
てVDD、VSSへの吸収経路を作り、さらにPウェル
とNウェルの間に濃いスットッパを入れて電源間の耐圧
を下げ静電気の通り易いようにバイパスを作り保護回路
を構成していた。
【0003】しかしレイアウトの仕方により、一部分に
静電気が集中して同一面積の抵抗、ダイオードを作った
としても耐圧が異なり、場合によっては極端に弱くなる
端子がでている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来例を図4に従って
説明する。401がパッド、403が抵抗、410と4
09でP++ダイオードを構成、407と406でN+
+ダイオードを構成している。405は配線用メタル
でこのメタルとP+をコンタクト411で接続、また同
じメタル405とN+をコンタクト408で接続してい
る。このようなレイアウトで静電気を印加した場合、グ
ラウンドに対し最もインピーダンスの低いところに集中
しやすいことを考えると抵抗については403の左端の
電流密度が最も高い。A点、B点に最も電流が集中す
る。次に集中し易いのはメタル405が一番最初にN+
ダイオードと接続する点C点である。ここで410はP
+ストッパとここでは図示していないVSSのメタルと
のコンタクトであるが、静電気はC点まで到達した後、
VSSへの最もインピーダンスの低い経路で抜けてい
く。他に経路がない場合、C点からD点への一極集中が
起こり破壊に至る。
【0005】以上従来例では同一のパーツを使ってもそ
の幾何学的配置によって静電気の経路の集中が避けられ
ず耐圧の低下を招いてきた。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような個別課題を解
決するための手段として、パッドの中心を通り集積回路
の辺に垂直な直線に対して線対称に抵抗、ダイオード、
トランジスタを配置することにより耐圧の向上をめざ
す。
【0007】
【作用】線対称ということは静電気の流れから考える
と、特定の場所に経路を集中させないことであり、印加
された静電気は対称軸に添って1/2に低下することに
より耐圧の向上を図る。
【0008】
【実施例】以下本発明による実施例を図1、図2、図3
を用いて説明する。
【0009】図1は入力回路への本発明の適用例であ
る。対称軸を一点鎖線で示す。101はパッド、102
はポリシリコン、P+拡散抵抗、N+拡散抵抗の材料を使
った抵抗である。103、104はメタルと抵抗の導通
をとるコンタクト、107はP+で、MOSトランジス
タのソースドレインを構成する。108はポリシリコン
でMOSトランジスタのゲートを構成する。このトラン
ジスタは静電気の保護用にレイアウトされたオフトラン
ジスタである。そのためゲート108はストッパ109
と接続しオフ状態としている。106と109はN+
あり基板を通して接続されている。110もP+で10
6のN+とでダイオードを構成する。111はコンタク
トでダイオードとメタル118を接続する。対称軸の右
側は逆導伝型で構成される。対称軸の左側はN基板の表
面に形成されるのに対し、対称軸の右側はP基板の表面
に形成されている。113はN+、114はポリシリコ
ンで両者でNチャンネルトランジスタを構成する。同じ
ようにゲートをストッパ115に接続しオフトランジス
タとしている。116はN+112はP+でこの両者で
ダイオードを構成している。次に静電気を印加した場合
を説明する。VSSあるいはVDDに対しパッド101
に静電気が印加されるとまず抵抗101に電流が流れ
る。図1に置いては幾何学的に線対称の抵抗のため電流
は均一に流れる。材料が均一で有ればポリシリコン、拡
散、その他メタルを抵抗として使ってもよい。103の
コンタクトから104のコンタクトまでほぼ電流は平行
して流れる。ここで重要なのは104のコンタクトから
メタル105に流れたときそれぞれ右と左の吸収素子に
分かれるため電流は半分になることである。これはあく
までP+とN+のダイオード、及びPチャンネルトランジ
スタとNチャンネルトランジスタのVSS,VDDへの
インピーダンスが同じと仮定してのことであるが、実際
にほぼ同じとして良い。一旦抵抗によってエネルギーを
減少させられた静電気電流は、更に半分になりダイオー
ドとトランジスタに導かれる。ダイオードにおいてはコ
ンタクトを通してストッパ(P++ダイオードではN+
の106、N++ダイオードではP+の112のこと)
に電流が集中しないように流れる。またオフトランジス
タではドレインからソースへチャンネルを経由して電流
を流すことにより吸収を図る。
【0010】本例ではダイオードを経由して素子側(図
1の下方)へと信号が伝達されるようになっているが、
オフトランジスタは電流の流れの経路に添って置かれて
いないため、メタル105をスクライブ側(図1の上
方)から導くと更に耐圧の向上が期待できる。
【0011】ここで本例の対称とは静電気保護のために
使われる抵抗自身の対称性、異なる極性のダイオード間
の対称性、異なるMOSトランジスタ(ソース、ドレイ
ン、ゲート)間の対称性、異なる極性のダイオードを構
成するコンタクト間の対称性、異なる極性のトランジス
タに使われるコンタクト間の対称性、異なる極性のスト
ッパに使われるコンタクト間の対称性、メタル配線の対
称性を言う。また対称軸は一本でパッドの中心を通り、
集積回路チップの辺と垂直な直線である。
【0012】次に図2の説明を行う。図2は出力パッド
への適用例である。201はパッド、202と210は
同一材料の抵抗、203、204、211、212はメ
タルと抵抗とのコンタクトである。207はP+で20
8のポリシリコンとでトランジスタを形成している。2
11もP+で212のポリシリコンとでトランジスタを
形成している。これらは全く同じトランジスタである。
205、206はN+ストッパである。対称軸の右側に
ついては抵抗の他にN+のトランジスタを配置してい
る。218はN+で219のポリシリコンとでトランジ
スタを形成している。222もN+で223のポリシリ
コンとでトランジスタを形成し、これらは全く同じトラ
ンジスタである。216、217はN+ストッパであ
る。
【0013】本パッドはCMOS出力用パッドであり、
対称軸の左側にPチャンネルトランジスタ、右側にNチ
ャンネルトランジスタを配置している。このパッドに静
電気が印加されるとそれぞれのインピーダンスが等しけ
れば、まず電流は半分に減衰される。減衰された静電気
電流は抵抗202、210をそれぞれ左から右、右から
左に流れる。抵抗へのメタル配線は、パッド側からみる
と上から入って下へ抜けているため抵抗内の電流の流れ
は平行であり集中しない。これらの電流はトランジスタ
のドレインに接続され、ある電流はストッパ(206、
217)へと吸収され、ある電流はトランジスタのチャ
ンネルを経由してVDDあるいはVSSへと吸収され
る。
【0014】出力トランジスタはPチャンネルとNチャ
ンネルの移動度の相違でPチャンネルがNチャンネルに
対し2から3倍のチャンネル幅が必要になる。その場合
左右の線対称性が崩れるためと吸収経路の確保のため、
Nチャンネルトランジスタに付いてはPチャンネルと同
じチャンネル幅、ドレイン面積を確保し、未使用トラン
ジスタに付いてはゲートをストッパと接続しオフトラン
ジスタとする。そのため221と225のストッパ及び
220、223のポリシリコンとメタルのコンタクトを
設けている。Pチャンネル側については210、214
のストッパと209、213のコンタクトは不要である
が、トランジスタの対称性を保つ意味で配置した。
【0015】本実施例での対称性は静電気保護のために
使われる抵抗対の対称性、異なるMOSトランジスタ
(ソース、ドレイン、ゲート)間の対称性、異なる極性
のトランジスタ、異なる極性のストッパに使われるコン
タクト間の対称性、メタル配線の対称性を言う。
【0016】次に図3を用いて本発明の別の実施例を説
明する。抵抗、ダイオードを用いた入力パッドの例であ
る。
【0017】301が、302がポリシリコン、P+
散抵抗、N+拡散抵抗の材料を使った抵抗である。30
3、304はメタルと抵抗の導通をとるコンタクト、3
07はP+で305、306のストッパ=N+とでダイ
オードを構成する。308はコンタクトでダイオードと
メタル313を接続する。311はN+であり、このN+
+ストッパ309と310からなるP+でダイオード
を構成している。本例において静電気が印加された場合
電流は図3の上方から下方へ素直に流れていく。抵抗自
身が対称性を持ちまたメタルが上方から下方への流れを
持っているため抵抗内の電流の流れは平行であり、集中
しない。これらの電流はP+ダイオードに導かれるが、
このダイオード自身が対称性を持ち、VDDへの経路が
平均に分散化されているため、特定の箇所に集中しな
い。さらに電流はN+ダイオードに導かれる。同じよう
にダイオード自身が対称性を持ち、VSSへの経路が平
均に分散化されているため、特定の箇所に集中しない。
【0018】ここで本例の対称とは静電気保護のために
使われる抵抗自身の対称性、コンタクト、ストッパを含
むP+ダイオード自身の対称性、コンタクト、ストッパ
を含むN+ダイオード自身の対称性、これらの素子を接
続するメタル配線の対称性を言う。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、集積回路チップの辺
に対し垂直な直線を対称軸とし左右対称のパッド、入出
力保護回路を配置することにより、静電気の電流を半減
させ、更に特定の箇所への電流集中を防止することによ
り静電気耐圧を高めることができた。具体的な事例では
200pFコンデンサに充電して放電する試験におい
て、本発明により50−100V耐圧を向上させること
ができた。
【0020】カスタムICの設計ではパッドのピッチ、
大きさなどをユーザから指定されることが多く標準の保
護回路を使えない場合が多いが、本発明を適用すること
により簡単で速く信頼性の高い保護回路を作成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施例の図。
【図2】本発明による他の実施例の図。
【図3】本発明による他の実施例の図。
【図4】従来例の図。 101−−−パッド,102−−−抵抗,103・10
4−−−コンタクト,105−−−メタル,106−−
−N+ストッパ,107−−−P+,108−−−ポリシ
リコン,109−−−N+ストッパ,110−−−P+
111−−−コンタクト,112−−−P+ストッパ,
113−−−N+,114−−−ポリシリコン,115
−−−P+ストッパ,116−−−N+,117−−−コ
ンタクト,118−−−メタル,119−−−Pウェ
ル,120・121・122・123・124・125
・126−−−コンタクト 201−−−パッド,202・210−−−抵抗,20
3・204・211・212−−−コンタクト,204
・215−−−メタル,205・206−−−N+スト
ッパ,207・211−−−P+,208・212−−
−ポリシリコン,209・213−−−コンタクト,2
10・214−−−N+ストッパ,216・217−−
−P+ストッパ,218・222−−−N+,219・2
23−−−ポリシリコン,220/224−−−コンタ
クト,221・225−−−P+ストッパ,226・2
27・228・229−−−コンタクト,230−−−
Pウェル 301−−−パッド,302−−−抵抗,303・30
4−−−コンタクト,305・306−−−N+ストッ
パ,307−−−P+,308−−−コンタクト,30
9・310−−−P+ストッパ,311−−−N+,31
2−−−コンタクト,313−−−メタル,314・3
15・316・317−−−コンタクト,318−−−
Pウェル 401−−−パッド,403−−−抵抗,402・40
4−−−コンタクト,405−−−メタル,406−−
−N+ストッパ,407−−−P+,408−−−コンタ
クト,409−−−N+ストッパ,410−−−P+,4
11・412・413−−−コンタクト,414−−−
Pウェル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パッドと抵抗とダイオードで構成される静
    電気保護回路において、集積回路の辺に対して垂直な直
    線を対称軸とし抵抗自身が線対称となるように配置され
    たこと異なる導伝タイプのトランジスタが線対称になる
    よう配置されたこと異なる導伝タイプのトランジスタと
    相対するコンタクトが線対称になるよう配置されたこと
    異なる導伝タイプのダイオードが線対称になるよう配置
    されたこと異なる導伝タイプのダイオードと相対するコ
    ンタクトが線対称になるよう配置されたこと抵抗とトラ
    ンジスタとダイオードを接続するメタル配線が線対称に
    なるよう配置されたことを特徴とする静電気保護回路。
  2. 【請求項2】パッドと抵抗とトランジスタで構成される
    静電気保護回路において、集積回路の辺に対して垂直な
    直線を対称軸とし抵抗が線対称になるよう配置されたこ
    と異なる導伝タイプのトランジスタが線対称になるよう
    配置されたこと異なる導伝タイプのトランジスタと相対
    するコンタクトが線対称になるよう配置されたことを特
    徴とする静電気保護回路。
  3. 【請求項3】パッドと抵抗とダイオードで構成される静
    電気保護回路において、集積回路の辺に対して垂直な直
    線を対称軸とし抵抗自身が線対称になるよう配置された
    ことダイオード自身が線対称になるよう配置されたこと
    ダイオードと相対するコンタクトが線対称になるよう配
    置されたことパッドと抵抗とダイオードを接続するメタ
    ル配線が線対称になるよう配置されたことを特徴とする
    静電気保護回路。
  4. 【請求項4】パッドと抵抗とダイオードで構成される静
    電気保護回路において、集積回路の辺に対して垂直な直
    線を対称軸とし上記請求項1、2、3記載の各構成要素
    どうしの組み合わせによって生じる配置をとったことを
    特徴とする静電気保護回路。
JP7172627A 1995-07-07 1995-07-07 静電気保護回路 Pending JPH0922948A (ja)

Priority Applications (1)

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JP7172627A JPH0922948A (ja) 1995-07-07 1995-07-07 静電気保護回路

Applications Claiming Priority (1)

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JP7172627A JPH0922948A (ja) 1995-07-07 1995-07-07 静電気保護回路

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JPH0922948A true JPH0922948A (ja) 1997-01-21

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ID=15945390

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7172627A Pending JPH0922948A (ja) 1995-07-07 1995-07-07 静電気保護回路

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JP (1) JPH0922948A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6088073A (en) * 1997-04-14 2000-07-11 Casio Computer Co., Ltd. Display device with destaticizing elements and an electrostatic pulse delaying element connected to each of the destaticizing elements
US9880432B2 (en) 2014-04-10 2018-01-30 Samsung Display Co., Ltd. Display substrate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6088073A (en) * 1997-04-14 2000-07-11 Casio Computer Co., Ltd. Display device with destaticizing elements and an electrostatic pulse delaying element connected to each of the destaticizing elements
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