JPH0964199A - 入力保護回路 - Google Patents

入力保護回路

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JPH0964199A
JPH0964199A JP7234724A JP23472495A JPH0964199A JP H0964199 A JPH0964199 A JP H0964199A JP 7234724 A JP7234724 A JP 7234724A JP 23472495 A JP23472495 A JP 23472495A JP H0964199 A JPH0964199 A JP H0964199A
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JP
Japan
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input
circuit
gate
input terminal
transmission gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP7234724A
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English (en)
Inventor
Nobuaki Tsuji
信昭 辻
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 MOS型IC等の入力保護回路において、I
Cの非使用時に静電気等の過大入力から入力部を保護す
る。 【解決手段】 入力端子10と被保護回路18との間に
コンプリメンタリMOS型の伝達ゲート17を接続す
る。ゲート17は、回路18の使用時には導通状態とさ
れ、回路18の非使用時には非導通状態とされる。ゲー
ト17が非導通状態にあるときは、ゲート17を構成す
るPN接合がブレークダウンするか又はゲート17に寄
生するラテラルバイポーラトランジスタがオンするまで
は過大入力が回路18の入力点Xに到達しない。ゲート
17が導通状態にあるときは、入力端子10からの入力
信号がゲート17を介して回路18の入力点Xに伝達さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、MOS型IC
(集積回路)等に用いるに好適な入力保護回路に関し、
特に入力端子と被保護回路との間にコンプリメンタリM
OS(CMOS)型の伝達(トランスミッション)ゲー
トを接続したことにより被保護回路の非使用時に静電気
等の過大入力から被保護回路の入力部を保護するように
したものである。
【0002】
【従来の技術】従来、MOS型ICの入力保護回路とし
ては、図4に示すものが知られている。
【0003】入力端子10と低い電位VSSの電源ライン
との間には保護回路12が接続されると共に、入力端子
10と高い電位VDDの電源ラインとの間には保護回路1
4が接続される。入力端子10は、入力抵抗16を介し
て被保護回路18の入力点Xに接続される。入力抵抗1
6は、回路18の入力部を保護するためのもので、半導
体基板上に設けられたポリシリコン等の抵抗層からな
る。
【0004】被保護回路18は、NチャンネルMOS型
トランジスタTN 及びPチャンネルMOS型トランジス
タTP からなるCMOS型のインバータを含むもので、
トランジスタTN ,TP のゲート接続点を入力点Xと
し、トランジスタTN ,TP のドレイン接続点を出力点
Yとしている。トランジスタTN のソースがVSSの電源
ラインに接続されると共に、トランジスタTP のソース
がVDDの電源ラインに接続される。
【0005】サージ、静電気等の過大入力が入力端子1
0に印加されると、過大入力は、保護回路12を介して
Aの経路でVSSのラインに吸収されるか又は保護回路1
4を介してBの経路でVDDのラインに吸収される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
ると、製造工程中又は運搬中等でICの非使用時にはV
DD用又はVSS用のいずれの電源ラインの電位も不定レベ
ルにある。このような状態で入力端子10に静電気等の
過大入力が加わると、入力抵抗16を介してCの経路で
過大入力が入力点Xに到達し、トランジスタTN ,TP
のゲート絶縁膜を破壊し又は劣化させることがあった。
【0007】また、CDM(デバイス帯電モデル)のよ
うなシミュレーションを行なう場合、VDD用又はVSS
のいずれかの電源ライン(例えばVSS用のライン)に接
地電位を付与した状態で入力端子10に立上り時間が1
[ns]以下の急峻なESD(静電気放電)パルスを印
加する。この場合には、例えば保護回路12が作動する
前にCの経路で入力点XにESDパルスが到達し、トラ
ンジスタTN ,TP のゲート絶縁膜を破壊し又は劣化さ
せることがあった。
【0008】この発明の目的は、上記したようなゲート
絶縁膜の破壊や劣化を防止することができる新規な入力
保護回路を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る入力保護
回路は、入力信号を受取るための入力端子と、保護され
るべき回路素子と、前記入力端子と前記回路素子との間
に接続されたコンプリメンタリMOS型の伝達ゲートで
あって、前記回路素子の使用時には前記入力端子からの
入力信号を前記回路素子に伝達すべく導通状態にされ、
前記回路素子の非使用時には非導通状態にされるものと
を備えたものである。
【0010】この発明の構成によれば、保護されるべき
回路素子の非使用時には、伝達ゲートが非導通状態にさ
れるので、入力端子に静電気等の過大入力が加わって
も、この過大入力は、伝達ゲートを構成するPN接合が
ブレークダウンするか又は伝達ゲートに寄生するラテラ
ルバイポーラトランジスタがオンするまでは回路素子に
到達しない。従って、回路素子がMOS型トランジスタ
であれば、ゲート絶縁膜の破壊や劣化を免れることがで
きる。
【0011】回路素子の使用時にあっては、伝達ゲート
が導通状態にされることにより入力信号が入力端子から
回路素子に伝達されるので、正常な動作を確保すること
ができる。この場合、伝達ゲートのオン抵抗は、入力抵
抗として利用することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、この発明に係るMOS型
ICの入力保護回路を示すもので、図1の回路は、図3
に示す半導体基板20にICとして形成されるものであ
る。
【0013】入力端子10は、半導体基板20上に設け
られるボンディングパッドからなるもので、これには、
図4で述べたと同様にして保護回路12,14が接続さ
れる。保護回路12及び14には、それぞれVSS用及び
DD用の電源ラインが接続される。被保護回路18は、
図4に関して前述したようにCMOS型のインバータを
含むもので、図4と同様の部分には同様の符号を付して
詳細な説明を省略する。
【0014】入力端子10と被保護回路18の入力点X
との間には、CMOS型の伝達ゲート17が接続され
る。伝達ゲート17は、NチャンネルMOS型トランジ
スタT1 とPチャンネルMOS型トランジスタT2 とを
並列接続して成るもので、ドレイン接続点Eが入力端子
10に接続され、ソース接続点Fが入力点Xに接続され
る。
【0015】トランジスタT1 では、ゲート電極G1
DDの電源ラインに接続されると共に、サブストレート
電極SB1 がVSSの電源ラインに接続される。また、ト
ランジスタT2 では、ゲート電極G2 がVSSの電源ライ
ンに接続されると共に、サブストレート電極SB2 がV
DDの電源ラインに接続される。
【0016】図1の回路の使用時にあっては、伝達ゲー
ト17が導通状態となり、入力端子10からの入力信号
は、伝達ゲート17を介して入力点Xに供給される。こ
の場合、伝達ゲート17のオン抵抗は、図4の入力抵抗
16に相当する入力抵抗として利用可能である。伝達ゲ
ート17のオン抵抗だけでは入力抵抗として不十分であ
る場合は、伝達ゲートの入力側(接続点E側)又は出力
側(接続点F側)にポリシリコン等の補助抵抗を接続す
ればよい。
【0017】製造工程中又は運搬中等で図1の回路が非
使用であるときは、伝達ゲート17は、図2に示すよう
な状態となる。図2において、接続点Eには保護回路1
2,14が接続されると共に、接続点Fには被保護回路
18が接続されるが、図示を省略した。
【0018】トランジスタT1 において、ゲート電極G
1 及びサブストレート電極SB1 の電位は、いずれも不
定レベルである。また、トランジスタT2 において、ゲ
ート電極G2 及びサブストレート電極SB2 の電位は、
いずれも不定レベルである。
【0019】図3は、図2の伝達ゲート17の内部構成
を示すもので、図2と同様の部分には同様の符号を付し
てある。
【0020】トランジスタT1 は、半導体基板20の表
面に設けられたP型ウェル領域22内に形成されるもの
で、24は接続点Eに接続されたN+ 型ドレイン領域、
26は接続点Fに接続されたN+ 型ソース領域、28は
ゲート電極G1 と一体をなすゲート電極層、30はサブ
ストレート電極SB1 に接続されたP+ 型ウェルコンタ
クト領域である。N+ 型領域24とP型領域22との間
にはPN接合D11が形成されると共に、P型領域22と
+ 型領域26との間にはPN接合D12が形成される。
また、N+ 型領域24とP型領域22とN+ 型領域26
とで寄生的なラテラルバイポーラトランジスタQ1 を構
成する。
【0021】トランジスタT2 は、半導体基板20の表
面に設けられたN型ウェル領域32内に形成されるもの
で、34は接続点Eに接続されたP+ 型ドレイン領域、
36は接続点Fに接続されたP+ 型ソース領域、38は
ゲート電極G2 と一体をなすゲート電極層、40はサブ
ストレート電極SB2 に接続されたN+ 型ウェルコンタ
クト領域である。P+ 型領域34とN型領域32との間
にはPN接合D21が形成されると共に、N型領域32と
+ 型領域36との間にはPN接合D22が形成される。
また、P+ 型領域34とN型領域32とP+ 型領域36
とで寄生的なラテラルバイポーラトランジスタQ2 を構
成する。
【0022】電極G1 ,G2 ,SB1 ,SB2 の電位が
いずれも不定レベルである状態においては、トランジス
タT1 ,T2 のいずれも非導通状態である。また、CM
Dのようなシミュレーションを行なう場合、例えばVSS
用の電源ラインに接地電位を与えると、電極SB1 ,G
2 が接地電位となるが、トランジスタT1 ,T2 は、い
ずれも非導通状態である。
【0023】このような状態において、ESDパルス等
の過大入力が入力端子10に加わると、過大入力が負極
性であればPN接合D12,D21のいずれかがブレークダ
ウンするか又はトランジスタQ1 ,Q2 のいずれかがオ
ンするまで、過大入力が正極性であればPN接合D11
22のいずれかがブレークダウンするか又はトランジス
タQ1 ,Q2 のいずれかがオンするまで過大入力が入力
点Xに到達しない。従って、被保護回路18では、トラ
ンジスタTN ,TP のゲート絶縁膜の破壊や劣化が防止
される。
【0024】このように伝達ゲート17で過大入力を阻
止するときは、図1の保護回路12及び/又は14で過
大入力を逃がすことができる。
【0025】前述したように伝達ゲート17のオン抵抗
だけでは入力抵抗として不十分である場合は、ポリシリ
コン等の補助抵抗を接続する代りに、図3の構成におい
てT1 ,T2 の各トランジスタ毎にソース領域及び/又
はドレイン領域を用いて抵抗路を形成してもよい。この
ような抵抗路を形成するには、トランジスタT1 につい
てはコンタクト部D1 ,S1 からチャンネル部(ゲート
電極層28の直下部分)に至る経路を長くするか又は該
経路の幅を狭くし、トランジスタT2 についてはコンタ
クト部D2 ,S2 からチャンネル部(ゲート電極層38
の直下部分)に至る経路を長くするか又は該経路の幅を
狭くすればよい。
【0026】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、IC
の非使用時に非導通状態にされるCMOS型の伝達ゲー
トを入力端子とICの入力部との間に接続して該入力部
を静電気等の過大入力から保護するようにしたので、入
力部でのゲート絶縁膜の破壊や劣化等の故障を未然に防
止できる効果が得られるものである。
【0027】また、ICの使用時には、伝達ゲートが導
通状態となり、オン抵抗を入力抵抗として利用できるの
で、ポリシリコン等の補助抵抗として抵抗値が小さいも
のを使用可能になったり、かかる補助抵抗を省略可能に
なったりする利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係るMOS型ICの入力保護回路
を示す回路図である。
【図2】 ICの非使用時における伝達ゲートの状態を
示す回路図である。
【図3】 図2の伝達ゲートの内部構成を示す基板断面
図である。
【図4】 従来の入力保護回路を示す回路図である。
【符号の説明】
10:入力端子、17:伝達ゲート、18:被保護回
路、20:半導体基板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号を受取るための入力端子と、 保護されるべき回路素子と、 前記入力端子と前記回路素子との間に接続されたコンプ
    リメンタリMOS型の伝達ゲートであって、前記回路素
    子の使用時には前記入力端子からの入力信号を前記回路
    素子に伝達すべく導通状態にされ、前記回路素子の非使
    用時には非導通状態にされるものとを備えた入力保護回
    路。
JP7234724A 1995-08-21 1995-08-21 入力保護回路 Pending JPH0964199A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100438669B1 (ko) * 2001-12-31 2004-07-03 주식회사 하이닉스반도체 정전기 특성이 향상된 반도체 장치
JP2006073553A (ja) * 2004-08-31 2006-03-16 Nec Electronics Corp ヒューズトリミング回路
US7154350B2 (en) 2002-09-11 2006-12-26 Seiko Epson Corporation Semiconductor device

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