JPH10173134A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH10173134A
JPH10173134A JP33435396A JP33435396A JPH10173134A JP H10173134 A JPH10173134 A JP H10173134A JP 33435396 A JP33435396 A JP 33435396A JP 33435396 A JP33435396 A JP 33435396A JP H10173134 A JPH10173134 A JP H10173134A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の電源とグランドを持つ半導体装置にお
いて、保護回路の必要個数を削減することによって、保
護回路の必要個数が多いことに起因する半導体装置の面
積の増大を防ぐことのできる半導体装置を提供するこ
と。 【解決手段】 互いに電気的に分離した複数の電源を持
つ半導体装置において、各正電源を共通の接点を中心と
して放射状に接続し、該接点と各正電源との間に静電気
放電保護用素子を用いた保護回路を設け、また、各負電
源または各グランドを共通の接点を中心として放射状に
接続し、該接点と各負電源または各グランドとの間に静
電気放電保護用素子を用いた保護回路を設けるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、互いに電気的に分
離した複数の電源を持つ半導体装置に関し、特に保護ダ
イオードにより構成される静電気放電(Electric Static
Discharge(ESD))保護回路を備える半導体装置の
改良に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置では、装置内の回路別に電源
を持つものがある。例えば、半導体メモリと装置外の大
容量負荷を駆動し得るCMOSバッファが同じ半導体装
置内に内蔵される場合、バッファ駆動時の電源−GND
(グランド)間の電位変動により、電源−GND間の電
位変動に対し比較的感度の高いメモリ回路の電源−GN
D間の電位変動を防ぐために、バッファとメモリ各々の
電源、GNDを分離することがある。
【0003】また、最近は半導体装置の高集積化が進み
一つの電源で装置内すべての回路に電流を供給できない
ため、一つの半導体装置に複数の電源入力端子を設け、
その結果一つの半導体装置で装置内の回路が回路別に電
源を持つことがある。
【0004】ここで、このような複数の電源を持つ半導
体装置に静電気放電保護回路(以下「保護回路」とい
う)を設けた場合の従来の構成を、図3、図4および図
5を用いて説明する。図3に示す半導体装置では、回路
C1、C2、C3、・・・・CNのN個の回路を有し、回路
C1は電源E1およびGND(または負電源)G1に、
回路C2は電源E2およびGNDG2にというように、
各回路C1〜CNはそれぞれ、各電源E1、E2、E
3、・・・・ENおよび各GND(または負電源)G1、G
2、G3、・・・・GNのそれぞれに接続されている。
【0005】ここで、例えば電源E1と電源E2との間
には保護回路2−1が、電源E1と電源E3との間には
保護回路2−2が、GNDG1とGNDG2との間には
保護回路2−3が、GNDG1とGNDG3との間には
保護回路2−6が、それぞれ挿入されているように、各
電源と他の各々の電源との間、および各GNDと他の各
々のGNDとの間に保護回路がそれぞれ挿入されてい
る。
【0006】この保護回路は図4に示すように、D1と
D2の2個のダイオードで構成することが多い。今、図
3に示すGNDG1とGNDG2との間に図4に示す保
護回路を挿入する場合、図5に示すように、GNDG1
を基準に動作する端子1とGNDG2との間は、ダイオ
ードD3とダイオードD1の2個のダイオードにより直
列接続される。このとき、端子1とGNDG2の間に静
電気放電による高電圧パルスが印加されても、D1、D
3の2個のダイオードの容量によりパルスが緩和され内
部回路E1が高電圧パルスにより破壊されることを防
ぐ。
【0007】このように、半導体装置が複数の電源とG
NDを持つとき、一つの電源とGNDを基準に動作する
回路を、他のすべての電源とGNDを基準に印加される
静電気放電による高電圧パルスから保護し内部回路破壊
を防止するために、図3に示すように、各電源と他の各
電源との間、また各GNDと他の各GNDとの間に保護
回路を挿入している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3〜
図5に示すような従来の保護回路の挿入方式では、電源
数、GND数が増えるに従い必要な保護回路数が加速度
的に増加し、半導体集積回路の面積が増大する要因にな
るという問題がある。すなわち、従来の方法では電源数
Nに対する保護回路の必要個数は下記に示した数1によ
って求められるからである。
【0009】
【数1】 保護回路の必要個数=(N−1)+(N−2)+・・・・+1 例えば半導体装置に6個の電源数があるとすると15個
の保護回路が必要である。ここでGND数も6個である
とすればGND側でも同数の保護回路が必要であるた
め、合計30個の保護回路が必要となる。
【0010】本発明は上記した問題点にかんがみてなさ
れたものであり、その目的は、複数の電源とGNDを持
つ半導体装置において、保護回路の必要個数を削減する
ことによって、保護回路の必要個数が多いことに起因す
る半導体装置の面積の増大を防ぐことのできる半導体装
置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による半導体装置は、互いに電気的に分離し
た複数の電源を持つ半導体装置において、各正電源を共
通の接点を中心として放射状に接続し、該接点と各正電
源との間に静電気放電保護用素子を用いた保護回路を設
け、また、各負電源または各グランドを共通の接点を中
心として放射状に接続し、該接点と各負電源または各グ
ランドとの間に静電気放電保護用素子を用いた保護回路
を設けたことを特徴とする。
【0012】さらに、前記静電気放電保護用素子が保護
ダイオードによって実現され、前記保護回路は、いずれ
かの正電源と他の各正電源間を、またはいずれかの負電
源または各グランドと他の各負電源または各グランド間
を、複数の保護ダイオードを直列に接続して構成した回
路であることを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明によれば、電源数Nまたはグランド数N
に対し必要な保護回路数はN個である。従来例では電源
またはグランドの組み合わせ数分だけ保護回路が必要で
あるので、本発明によれば電源またはグランド数が増加
するほど保護回路の必要個数を削減することができる。
従って、数個(例えば6個)以上の複数の電源およびグ
ランド数を持つとき、保護回路の必要個数を削減し、保
護回路の必要数が多いことに起因する半導体装置の面積
の増大を防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。図1は本発明による半
導体装置の実施の形態を示すブロック図であり、図1に
示す半導体装置は、回路C1、C2、C3、・・・・CNの
N個の回路を有し、回路C1〜CNの各々が、正電源E
1、E2、E3、・・・・ENの各々およびGND(または
負電源)G1、G2、G3、・・・・GNの各々に接続され
ている。
【0015】ここで、正電源E1〜ENは共通の接点A
を中心として放射状に接続されており、接点Aと各正電
源E1〜ENとの間には静電気放電による高電圧パルス
から各回路を保護するための保護回路1−1、1−2、
・・・・1−Nが挿入されている。また、各負電源(ま
たはGND)G1〜GNは共通の接点Bを中心として放
射状に接続されており、接点Bと各負電源(またはGN
D)G1〜GNとの間には静電気放電による高電圧パル
スから各回路を保護するための保護素子1−1、1−
2、・・・・1−Nが挿入されている。
【0016】ここで、上記保護回路1−1〜1−Nは例
えば保護ダイオードによって実現され、いずれかの正電
源と他の正電源、またはいずれかの負電源(またはGN
D)と他の負電源(またはGND)は複数の保護ダイオ
ードが直列に接続された回路により接続される。
【0017】本実施の形態によれば、正電源数Nまたは
負電源(またはGND)数Nに対し必要な保護回路の数
はN個である。従来例では正電源または負電源(または
GND)の組み合わせ数分だけ保護回路が必要であるの
で、本実施の形態によれば電源(GND)数が増加する
ほど保護回路の必要個数を従来例に比べ少なくすること
ができる。
【0018】なお、本実施の形態では保護回路に用いる
保護素子に保護ダイオードを用いているが、本発明にお
ける保護素子は保護ダイオードには限定されない。ま
た、本発明における保護回路の回路構成も従来例の図
4、図5で示したものには限られない。
【0019】
【実施例】以下、本発明による実施例を図2を用いて説
明する。図2は本発明による半導体装置の、電源数、G
ND数共に6個であるときの実施例を示している。
【0020】正電源E1〜E6は共通の接点Aを中心と
して放射状に接続されており、接点Aと各正電源E1〜
E6との間には静電気放電による高電圧パルスから各回
路を保護するための保護回路5−1、5−2、5−3、
5−5、5−10、5−12が挿入されている。また、
各GNDG1〜G6は共通の接点Bを中心として放射状
に接続されており、接点Bと各GNDG1〜G6との間
には静電気放電による高電圧パルスから各回路を保護す
るための保護回路5−4、5−6、5−7、5−8、5
−9、5−11が挿入されている。これらの保護回路
は、いずれかの正電源と他の正電源、またはいずれかの
GNDと他のGNDを複数の保護ダイオードで直列に接
続した回路である。
【0021】本実施例において必要な保護回路数は、電
源側、GND側各々6個づつで合計12個となる。一
方、従来の保護回路の挿入方法では、電源側GND側各
々15個づつで合計30個必要であり、本実施例では保
護回路の必要数を相当数削減することができる。
【0022】ここで、保護回路に必要な保護ダイオード
の面積について考えると、従来例では各電源間(または
各GND間)は保護回路1つで接続されているが、本発
明では各電源間(または各GND間)は保護回路2つで
接続されている。保護回路は容量として作用するため、
2個直列となった場合、容量は1/2となる。そのため
本発明において電源間の保護素子による容量を従来と同
じにしようとすれば、各ダイオードのサイズ(面積)は
2倍必要である。この条件に基づいて従来例と本発明の
電源(GND)数による保護素子の総面積を比べると、
従来例の1保護回路のダイオードの面積を1とした場合
下記の表1のようになる。
【0023】
【表1】 電源とGNDの組み合わせ数 2 3 4 5 6 7 従来例の保護ダイオード総面積 2 6 12 20 30 42 本発明の保護ダイオード総面積 8 12 16 20 24 28 表1に示されるように、電源およびGNDの数が6個以
上になると、本発明による保護回路の挿入方式の方が従
来の方式より保護ダイオードの総面積が少なくなること
がわかる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
互いに電気的に分離した複数の電源を持つ半導体装置に
おいて、各正電源を共通の接点を中心として放射状に接
続し、該接点と各正電源との間に静電気放電保護用素子
を用いた保護回路を設け、また各負電源または各グラン
ドを共通の接点を中心として放射状に接続し、該接点と
正電源、また該接点と各負電源または各グランドとの間
に静電気放電保護用素子を用いた保護回路を設けるよう
にしたので、従来例に比し電源または負電源(グラン
ド)の数が増加するほど保護回路の必要個数を削減する
ことができ、保護回路の必要数が多いことに起因する半
導体装置の面積増大を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体装置の回路構成を示すブロ
ック図である。
【図2】本発明による半導体装置の実施例の回路構成を
示すブロック図である。
【図3】従来例の半導体装置の回路構成を示すブロック
図である。
【図4】保護回路の例を示す回路図である。
【図5】保護回路の例を示す回路図である。
【符号の説明】
A、B 接点 C1、C2、C3、C4、C5、C6、CN 回路 E1、E2、E3、E4、E5、E6、EN 電源 G1、G2、G3、G4、G5、G6、GN GND
(グランド) 1−1、1−2、1−3、1−4、1−5、1−6、1
−7、1−8 保護回路 2−1、2−2、2−3、2−4、2−5、2−6、2
−7、2−8、2−9、2−10、2−11、2−12
保護回路 5−1、5−2、5−3、5−4、5−5、5−6、5
−7、5−8、5−9、5−10、5−11、5−12
保護回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに電気的に分離した複数の電源を持
    つ半導体装置において、各正電源を共通の接点を中心と
    して放射状に接続し、該接点と各正電源との間に静電気
    放電保護用素子を用いた保護回路を設けたことを特徴と
    する半導体装置。
  2. 【請求項2】 互いに電気的に分離した複数の電源を持
    つ半導体装置において、各負電源または各グランドを共
    通の接点を中心として放射状に接続し、該接点と各負電
    源または各グランドとの間に静電気放電保護用素子を用
    いた保護回路を設けたことを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記静電気放電保護用素子が保護ダイオ
    ードによって実現される請求項1または請求項2に記載
    の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記保護回路は、いずれかの正電源と他
    の各正電源間を、またはいずれかの負電源または各グラ
    ンドと他の各負電源または各グランド間を、複数の保護
    ダイオードを直列に接続して構成した回路である、請求
    項1または請求項2に記載の半導体装置。
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