JPH10313110A - トリガー電圧が低く、保持電圧が調整可能な、esd保護のための積層scr - Google Patents
トリガー電圧が低く、保持電圧が調整可能な、esd保護のための積層scrInfo
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- JPH10313110A JPH10313110A JP9370152A JP37015297A JPH10313110A JP H10313110 A JPH10313110 A JP H10313110A JP 9370152 A JP9370152 A JP 9370152A JP 37015297 A JP37015297 A JP 37015297A JP H10313110 A JPH10313110 A JP H10313110A
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Abstract
るために、印可電力に応答するトリガー電圧レベルに、
自動的に調整されるSCR68を提供する。 【解決手段】 集積回路62に動作電圧の印可がないと
きは、エンハンスメント形Pチャンネル・トランジスタ
78の敷居値電圧によって、また、集積回路62に動作
電圧の印可があるときは、このトランジスタ78の動作
電圧およびしきい値電圧によって、SCR68のトリガ
ー電圧が決定される。SCR68を形成するPNPおよ
びNPNのトランジスタのペア76,80が、ラッチし
て、被保護信号経路69を接地し、これにかかる電圧
を、SCR68の保持電圧未満に下げる。複数のSCR
126,128が直列に接続されるものでは、全体の保
持電圧は、それら個々のSCRの保持電圧の合計にほぼ
等しく、トリガー電圧よりも大きい。SCR68は、N
タンク98内に配置され、PN接合で、P基板92から
分離される。
Description
電保護回路に関し、より詳しくは、信号線を接地短絡す
るための集積回路内に含まれる静電放電保護回路に関す
る。
るといったときに発生する、静電放電(ESD)が起こ
る結果、遭遇される高電圧に、特に敏感である。先行技
術のシリコン制御整流素子(SCR)が、ESDの高電
圧を、選択的に接地放電するために提供されている。E
SDの発生に先立って、SCRは非導電状態にある。一
旦ESDの高電圧の発生に遭遇すると、SCRは、導電
状態に変わり、電流を接地短絡して、その電圧が安全な
レベルに放電されるまで、この導電性状態を維持する。
護回路が動作する動作電圧よりも低いことによって、問
題が生じる。すなわち、先行技術のSCRは、ESDの
発生または大きな信号ノイズによってトリガーされ、動
作電圧が、保護されている特別な回路に印可されている
限り、動作状態にラッチされたままである。集積回路が
動作するときに発生するスプリアスのノイズが、先行技
術において現在なされているように、敏感なSCR回路
を起動させてしまうので、問題が発生する。これは、S
CRを破損し得る。また、被保護回路は、動作電圧がそ
の被保護回路から取り除かれて、SCRが、ラッチされ
ていない非導電静の状態に戻ることができるようになる
まで使うことができない。
題が生じ、すなわち、それは、回路のスケールが低減す
る結果、ESDの発生から受ける損傷に対しての感度お
よび電気感受性が、より大きくなるというものである。
これは、とりわけ、現在、3.3ボルトの電圧レベルで
動作するMOSFET回路に当てはまる。MOSFET
回路は、ESDの発生によって、容易に損傷を受ける。
ESDの発生に対してそのような回路を保護するため
に、鋭敏なSCR回路が、用いられなければならない。
SCRのトリガー電圧が高いために、保護される信号線
に、抵抗が配置されなければならない。この抵抗は、ま
た、時定数を加え、その信号線の応答時間の遅れ、およ
び高周波数でのデジタル信号の歪みを引き起こす。
は、集積回路に印可される電圧に応答して、異なるトリ
ガー電圧レベルに自動的に調整される、トリガー電圧を
有するSCRからなるものである。そのトリガー電圧を
決定するために、Pチャンネル・トランジスタが提供さ
れる。保護される集積回路に、動作電圧が印可されない
ときは、そのPチャンネル・トランジスタのしきい値電
圧が、SCRがトリガーされる電圧を決定する。保護さ
れる集積回路に動作電圧が印可されるときは、その動作
電圧は、そのPチャンネル・トランジスタのゲートに印
可され、その集積回路の動作電圧およびそのPチャンネ
ル・トランジスタのしきい値電圧が、SCRのトリガー
電圧を決定する。そして、PNPおよびNPNのトラン
ジスタのペアがラッチされて、被保護信号経路を接地短
絡する。SCRは、その信号経路に印可される電圧が、
SCRのしきい値電圧よりも低くなるまで、ラッチした
ままである。
が積層され、または、直列に接続されて、SCRの累積
保持電圧が、信号経路に印可される動作電圧よりも大き
なものとされる。SCRは、直列に積層され、その直列
のSCR全体の保持電圧が、おおよそ、SCRの個々の
保持電圧の合計に等しく、かつ、トリガー電圧よりも大
きくなる。
する、従来技術の集積回路10の概略図が示されてい
る。回路12は、Nチャンネル・トランジスタ14に接
続されるダイオードによって保護されるが、そのトラン
ジスタが有するドレインは、トランジスタ12のゲート
に接続され、また、そのソースは接地されていて、トラ
ンジスタ14の降伏電圧を超過する電圧によって、それ
が導通するようになっている。トランジスタ12のゲー
トと入力パッド20との間に、抵抗16が接続されてい
る。SCR18は、パッド20から接地へと接続されて
いる。SCR18は、パッド20に接続されているアノ
ード21を含んでおり、そのアノード21は、抵抗22
の一方の側、およびPNPトランジスタ24のエミッタ
に接続されている。トランジスタ24のベースは、ノー
ド26に接続されている。抵抗22の他方の側は、ノー
ド26に接続されている。Nチャンネル・トランジスタ
28のドレインおよびNPNトランジスタ30のコレク
タの双方が、ノード26に接続されている。トランジス
タ30のベースは、ノード32に接続されており、それ
は、トランジスタ24のコレクタ、および抵抗34の一
方の側に接続されている。抵抗34の他方の側は、ノー
ド36に接続されており、これは、カソードであって、
接地されている。トランジスタ30のエミッタ、および
Nチャンネル・トランジスタ28のゲートおよびソース
は、ノード36に接続されている。
SCR18の回路を提供する、集積回路40の断面図が
示されている。集積回路40は、P形基板42を含む
が、その中には、Nウェル44が形成される。Nウェル
44内には、N+領域46およびP+領域48が形成さ
れている。N+領域46およびP+領域48は、とも
に、端子パッド50に接続されており、それは、図1の
アノード21と等価のものを提供する。N+領域52が
提供され、図示のように、それは、Nウェル44および
基板42の接合部を横切って配置されるものとなってい
る。N+領域54は、基板42中に、N+領域52から
離されて形成されている。Nチャンネル・トランジスタ
が提供されるように、ゲート56を、N+領域52およ
びN+領域54の間に延びる基板42の部分に隣接して
配置しているが、これらのN+領域は、そのソース/ド
レイン領域を形成している。P+領域58が、基板42
中に形成され、端子パッド60に接続されている。N+
領域54およびゲート56もまた、直接、端子パッド6
0に接続されている。端子パッド60は、図1のノード
36を提供する。
RN の抵抗22が、Nウェル44の、N+領域46か
ら、Nウェル44と基板42との界面へと延びる部分に
よって提供される。N+領域46は、N+領域52から
離れており、Nウェル44の、N+領域46とN+領域
52との間に延びる部分が、抵抗器RN の抵抗22を提
供するものとなっている。端子パッド50もまた、P+
領域48に接続されている。基板42の、Nウェル44
との接合部からP+領域58へと延びる領域は、抵抗器
RP なる抵抗34を提供する。PNPトランジスタ24
は、P+領域48によって提供されるエミッタ、Nウェ
ル44により提供されるベース、および、P−基板42
により提供されるコレクタを有する。N+領域52は、
Nチャンネル・トランジスタ28のドレインを提供す
る。Nチャンネル・トランジスタ28のゲートおよびソ
ースは、それぞれ、ゲート56およびN+領域54によ
って提供される。NPNトランジスタ30は、Nウェル
44により提供されるそのコレクタ、基板42により提
供されるそのベース、および、N+領域54によって提
供されるそのエミッタを有する。
26での電圧が高まって、トランジスタ28の降伏電圧
を超えるまで、アノード21およびカソード36の間に
電流を流さない。その降伏電圧は、好ましくは、3.3
ボルトの動作技術については、7から10ボルトの範囲
にあり、5ボルトの動作技術においては、10.0から
15.0ボルトの範囲にある。一旦トランジスタ28の
降伏電圧を超えてしまうと、電流が、抵抗22を通っ
て、ノード26へ、また、トランジスタ28のドレイン
からソースへと流れる。抵抗22を通る電流は、PNP
トランジスタ24のベースの電圧を低下させる。一旦、
トランジスタ24のダイオード電圧が、順バイアスで超
えてしまうと、それは、アノード21から、ノード32
へと電流を流す。抵抗34を通ってノード36を流れる
電流は、トランジスタ30のベースの電圧を上昇させ、
トランジスタ30をオンにする。トランジスタ30を通
る電流によって、抵抗22を電流が流れるものとなり、
更に、ノード26の電圧を下げて、トランジスタ28の
降伏電圧より低くする。こうして、トランジスタ24お
よび30は、抵抗22および34のいずれかに掛かる電
圧が、SCR18の保持電圧より下がるまで、導電モー
ドでラッチする。
のトリガー電圧を有しており、それは、トランジスタ2
8の降伏電圧によって決定される。先行技術SCR18
の保持電圧は、典型的には、被保護回路12の供給電圧
よりも低いものであり、その結果、SCR18は、動作
電圧が、保護される信号線から取り除かれるまで、導電
モードでラッチするものとなる。例えば、3.3ボルト
技術について、保持電圧は、約1.5ボルトである。
り、それは、MOSトランジスタの形の、被保護回路6
4、およびパッド72と接地との間に接続されるNチャ
ンネル・トランジスタ66とを有している。保護回路
が、パッド72および接地の間に接続されるSCR68
によって提供される。SCR68は、動作電圧端子パッ
ド70を有しており、それは、別の電圧レベルに接続す
ることもできるが、集積回路62へ供給される電源であ
るVDDへ接続されている。SCR68なる回路は、更
に、アノード73を含んでおり、それは、抵抗74の一
方の側、PNPトランジスタ76のエミッタ、および、
Pチャンネル・トランジスタ78のソースに接続されて
いる。トランジスタ78のゲートは、直接、端子パッド
70に接続されているが、それは、VDDに接続されてい
る。抵抗74の他方の側は、ノード80に接続されてい
る。ノード80は、トランジスタ76のベース、および
NPNトランジスタ82のコレクタに接続されている。
トランジスタ82のベースは、直接、ノード84に接続
されている。トランジスタ76のコレクタ、およびトラ
ンジスタ78のドレインもまた、直接、ノード84に接
続されている。抵抗86は、ノード84およびノード8
8の間に接続されている。ノード88は、SCR68の
カソードを提供し、それは、接地されている。NPNト
ランジスタ82のエミッタもまた、ノード88に接続さ
れている。
いる、SCR68なる回路を提供する集積回路90の断
面図が示されている。集積回路90は、P形基板92を
含む。高電圧Nタンク(HV−nタンク)98が、基板
92に形成されている。また、基板92には、P+領域
94が形成され、それは、基板端子パッド96に接続さ
れて、基板92への電気接続を提供している。低電圧P
タンク(LV−pタンク)100が、HV−nタンク9
8に形成されている。P+領域102が、LV−pタン
ク100中に形成されている。N+領域104もまた、
LV−pタンク100中に形成されている。P+領域1
02およびN+領域104は、双方ともカソード106
に接続されている。P+領域108は、HV−nタンク
98とLV−pタンク100との間に延びている。P+
領域110が、P+領域108から離れて、HV−nタ
ンク98に形成され、Pチャンネル・トランジスタのソ
ース/ドレイン領域を提供し、それらは、チャンネル領
域によって分離されるが、その上に、ゲート電極112
が配置され、ゲート酸化層でそこから分離されている。
ゲート112は、端子パッド114に接続されている。
N+領域116が、HV−nタンク98中に形成され、
P+領域110とともに、アノード118に接続されて
いる。HV−nタンク98の抵抗率は、それが、LV−
pタンク100とN+領域116との間の、その部分
に、RN なる抵抗器を提供するようなものであるという
ことに注意すること。さらには、LV−pタンク100
の抵抗率は、それが、P+領域102と、P+領域10
8およびHV−nタンク98の双方との間に延びるそれ
の部分に、抵抗器RP を提供するようなものである。H
V−nタンク98はまた、SCR68を、基板92から
分離するものである。
アノード73は、図4の端子パッド118に対応して、
SCR68のアノードを提供している。HV−nタンク
98の、N+領域116からLV−pタンク100へと
延びる部分は、それが、抵抗器RN の抵抗74を提供す
るような抵抗率を有する。トランジスタ76のエミッ
タ、ベースおよびコレクタは、それぞれ、P+領域11
0、HV−nタンク98およびLV−pタンク100に
よって提供されている。P+領域108および110、
およびゲート112は、ともに、トランジスタ78を提
供する。端子バッド114は、ゲート112をVDDへと
接続し、端子パッド70に対応する。トランジスタ78
において、P+領域110はソースに対応し、P+領域
108はドレインに対応する。トランジスタ82のコレ
クタ、ベースおよびエミッタは、それぞれ、HV−nタ
ンク98、LV−pタンク100およびN+領域104
によって提供される。LV−pタンク100の、P+領
域108およびHV−nタンク98からP+領域102
へと延びる部分は、抵抗器RP の抵抗86を提供する。
ノード106は、ノード88に対応し、SCR68のカ
ソードを提供する。
64を保護する。抵抗16は、図1のSCR18と被保
護回路12との間には含まれているが、図3に描写され
る回路内には含まれていないということに注意するこ
と。
つ、すなわち、パワーダウン動作とパワーアップ動作が
ある。パワーダウン動作においては、パッド70の電圧
VDDが実質的に接地される。その電圧が接地されている
ので、SCR68のアノード73に接続されている、ト
ランジスタ78のドレインで、そのひとつのしきい値電
圧VTを超えるいかなる正の電圧も、トランジスタ78
をオンにし、電流を抵抗86に流す。この電圧が、トラ
ンジスタ82をオンにするのに十分であるとき、電流が
抵抗74を通って流れ、ノード80を引き下げて、トラ
ンジスタ76をオンにし、こうしてSCR68をラッチ
する。その代わりに、パワーアップ条件においては、パ
ッド72が、VDDに上昇され、それは、好ましい実施例
においては、3.3ボルト(または、他の応用例では
5.0ボルト)である。入力端子パッド72の電圧が、
トランジスタ78のゲートに掛かる供給電圧を超える、
ひとつのしきい値電圧VTなる電圧まで上昇するとき、
トランジスタ78が伝導し、電流が抵抗86に流れる。
これによって、トランジスタ82がオンし、ノード80
を低く引き、トランジスタ76をオンにし、そして、S
CR68を動作させて、パッド70の電圧を低く引っ張
る。アノード73の電圧が一旦低く引かれると、トラン
ジスタ78のソースが、ゲート電圧VDDを超える、ひと
つのVT未満に落ちるために、トランジスタ78がオフ
となる。アノードの電圧が、保持電圧未満のレベルに落
ちるとき、ラッチが再びオフとなる。好ましい実施例で
は、この電圧は、約1.2ボルトである。したがって、
ゲートがパッド70の供給電圧に接続されるトランジス
タ78を用いることで、より低いトリガー電圧が実現さ
れ、直列に接続される抵抗が必要ではない。さらには、
SCRを、高電圧タンク中で分離することにより、基板
電流注入が低減される。これは、高電圧タンクとP型の
材料である基板との間に、逆バイアスされたPN接合が
あるという事実によるものである。高電圧タンクは、ノ
ード80において、PNPトランジスタのベースを提供
するので、この基板電流注入は、SCRの動作をもたら
しうる。
びSCR128の直列結合からなる、保護回路124が
図示されている。SCR128は、図3のSCR68に
類似する。SCR128の回路は、動作電圧端子パッド
130を含むが、それは、保護回路124が中に含まれ
る集積回路の、動作電圧VDDに接続されている。アノー
ドが、端子パッド132によりアノードとして提供され
る。抵抗134が、端子パッド132からノード140
へと接続する。PNPバイポーラ・トランジスタ136
は、アノード132に接続されるそのエミッタ、ノード
144に接続されるそのコレクタ、およびノード140
に接続されるそのベースを有する。Pチャンネル・トラ
ンジスタ138は、アノード132に接続されるそのソ
ース、およびノード144に接続されるそのドレインを
有する。トランジスタ138のゲートは、端子パッド1
30に接続されるが、それは、動作電圧VDDに接続され
る。NPNトランジスタ142は、ノード140に接続
されるそのコレクタ、ノード144に接続されるそのベ
ース、およびノード148に接続されるそのエミッタを
有する。抵抗器RPの抵抗146は、ノード144とノ
ード148との間に接続される。抵抗器RN の抵抗13
4は、端子パッド132とノード140との間に接続さ
れる。
26のノード150に接続される。抵抗器RN ’の抵抗
152は、ノード150とノード156との間に接続さ
れる。PNPトランジスタ154は、ノード150に接
続されるそのエミッタ、ノード156に接続されるその
ベース、およびノード162に接続されるそのコレクタ
を有する。NPNトランジスタ160は、ノード156
に接続されるそのコレクタ、ノード162に接続される
そのベース、およびノード166に接続されるそのエミ
ッタを有する。抵抗器RP ’の抵抗164は、ノード1
62とノード166との間に接続される。Nチャンネル
・トランジスタ158は、ノード156に接続されるそ
のドレインおよびゲート、およびノード166に接続さ
れるそのソースを有する。抵抗器RP ’の抵抗164
は、ノード162とノード166との間に接続される。
いる保護回路124を提供する集積回路170の断面図
が図示されている。集積回路170は、P形基板172
を含む。高電圧Nタンク(HV−nタンク)174が、
基板172に形成されている。低電圧Pタンク(LV−
pタンク)176が、HV−nタンク174中に形成さ
れている。HV−nタンク174中に、N+領域180
およびP+領域182が形成され、それら双方は、端子
パッド184に接続され、それは、アノードを提供す
る。P+領域186は、HV−nタンク174とLV−
pタンク176との間の接合部を横切って形成される。
P+領域182、P+領域186およびゲート電極18
8が、一緒になって、HV−nタンク174中に、Pチ
ャンネル・トランジスタの形を定める。ゲート電極18
8は、端子パッド190に接続される。N+領域192
およびP+領域194が、LV−pタンク176中に形
成される。N+領域192およびP+領域194は、双
方ともノード196に接続され、それは、ノード198
に接続されている。
00が、基板172中に形成されている。N+領域20
2およびP+領域204が、LV−nタンク200中に
形成されている。N+領域202およびP+領域204
は、双方ともノード198に接続されている。N+領域
206が、基板172とLV−nタンク領域200との
間の接合部を横切って形成されている。N+領域208
が、基板172中に形成されており、ゲート電極210
およびN+領域206とともに、Nチャンネル・トラン
ジスタを提供する。ゲート電極210は、端子パッド2
12に接続されており、それは続いて、N+領域206
に結び付けられている。P+領域214が、基板172
中に形成されている。P+領域214およびN+領域2
08は、ノード216に接続されている。
路170の端子パッド184は、SCR128の端子パ
ッド132に対応し、保護回路124のアノードを提供
している。PNPトランジスタ136が、P+領域18
2、HV−nタンク174およびLV−pタンク176
によって提供されている。Pチャンネル・トランジスタ
138が、P+領域182、ゲート電極188およびP
+領域186によって提供されている。抵抗器RN の抵
抗134は、HV−nタンク174の、N+領域180
からLV−pタンク176に延びる部分によって提供さ
れている。NPNトランジスタ142は、HV−nタン
ク174、LV−pタンク176およびN+領域192
によって提供されている。抵抗器RP の抵抗146は、
LV−pタンク176の、HV−nタンク174からP
+領域194に延びる部分によって提供されている。図
6のノード196は、図5のノード148に対応する。
HV−nタンク174および基板172の間のダイオー
ド接合は、基板172からSCR128を分離する。
ッド198に対応するノード150を有している。PN
Pトランジスタ154は、P+領域204、LV−nタ
ンク200および基板172によって、それぞれ提供さ
れる、エミッタ、ベースおよびコレクタを有する。抵抗
器RN ’の抵抗152は、LV−nタンク200の、N
+領域202から、LV−nタンク200と基板172
との間の接合部に延びる部分によって提供される。Nチ
ャンネル・トランジスタ158のドレイン、ゲートおよ
びソースは、それぞれ、N+領域206、ゲート電極2
10およびN+領域208に対応する。NPNトランジ
スタ160のコレクタ、ベースおよびエミッタが、それ
ぞれ、LV−nタンク200、基板172およびN+領
域208に対応する。抵抗器RP ’の抵抗164は、基
板172の、LV−nタンク200からP+領域214
に延びる部分に対応する。集積回路170の端子パッド
216は、SCR126のノード166に対応する。
SCR68について描写されたように保護されるべき入
力パッドに取り付けられる。集積回路170の動作電圧
VDDは、それを動作電圧とは異なる別の電圧に接続する
こともできるが、好ましくは、保護回路124の動作電
圧端子パッド130に接続される。端子パッド132
は、ESDの発生での高電圧による損傷に対して、保護
されるべき回路の信号線に接続される。パワーダウン状
態において、端子パッド130に、電圧VDDが印可され
ないとき、SCR128は、トランジスタ138のしき
い値電圧VTを超える電圧によってトリガーされる。集
積回路172に電圧VDDが印可されるとき、端子パッド
130に電圧VDDが印可される。続いて、SCR128
が、ひとつのしきい値電圧VTによって、端子パッド1
30に印可される電圧VDDを超える、端子パッド132
に印可される電圧によってトリガーされる。すると、P
チャンネル・トランジスタ138を通って、ノード14
4へと、および続いて抵抗146を通って、ノード14
8へと、電流が流れる。
38のゲートの電圧を、2つ以上のしきい値電圧によっ
て超えるとき、抵抗146を通って電流が流れる。第2
のSCR126は、ノード148と接地との間に接続さ
れているので、抵抗152を通ってノード156へ、さ
らにはトランジスタ158を通って、電流が流れる。こ
れにより、トランジスタ154のベースが低く引かれ、
トランジスタ154がオンになり、電流が、抵抗164
を通って流れる。ノード162が上昇し、トランジスタ
160をオンとし、そして、それによって、SCR12
6をラッチさせ、ノード148を接地へと引っぱる。こ
れにより、今度は、トランジスタ142がオンとなるよ
うなレベルで、抵抗146を通って電流が流れ、ノード
140を低く引いて、トランジスタ136をオンとし、
そして、SCR128にラッチを起こさせる。
接続されているので、その制御は、SCR128のトリ
ガー電圧によって提供され、すなわち、トリガー電圧
は、供給電圧またはパッド130に接続されるいかなる
電圧をも超える、ひとつのしきい値である。しかしなが
ら、保持電圧は、SCR128の保持電圧およびSCR
126の保持電圧の2つの合計である。そのように、保
持電圧は、電力供給電圧を超えることができる。例え
ば、3.3ボルト技術の部分では、2つの積層されたS
CRを有し、各々が約1.75ボルトの保持電圧を備
え、結合保持電圧が、3.5ボルトとなって、電力供給
電圧よりも大きなものとなる。さらには、保持電圧は、
電力供給電圧プラスVTの、トリガー電圧よりも大きな
ものとなるように設計することができる。保持電圧は、
NPNおよびPNPトランジスタのβの関数であり、こ
れは、βの積の関数、f(β*β)である。
それぞれ、SCR128、SCR126および保護回路
124の、電流−電圧のグラフが図示されている。曲線
220により、SCR128のトリガー電圧(VTR)
が、点122にあるものとして示される。SCR128
の保持電圧(Vh )は、点224で示される。曲線22
6には、SCR126のトリガー電圧(VTR)が、点2
28として示されており、SCR126の保持電圧(V
h )が、点230として示されている。最後に、曲線2
32には、保護回路124のトリガー電圧(VTR)およ
び保持電圧(Vh)が、それぞれ、点234および23
6として示されている。前述のように、保護回路124
は、SCR126と直列に接続されるSCR128を含
んでなる。保護回路124のVTRは、SCR128のV
TRにほぼ等しく、それは、図7において、点222で示
されている。保護回路124のVh は、点236で示さ
れており、図8における点230で示されるSCR12
6のVh と、図7の点224で示されるSCR128の
Vh との合計にほぼ等しい。このように、直列に接続さ
れている、SCR126および128の保持電圧は、累
積される。
SCR68およびSCR128のような、複数の分離さ
れた低電圧SCR(ILVSCR)を含む保護回路23
8を描写する概略ブロック図である。ILVSCR24
0は、ILVSCR242と直列に接続されている。端
子パッド244および246は、それらが中に含まれる
集積回路の、動作電源電圧VDDに、接続されている。端
子パッド244および246は、それぞれ、図3および
図5の端子パッド70および130に対応する。ILV
SCR240の端子パッド248は、ESDから保護さ
れるべき信号線に、直接、接続されるであろう。ILV
SCR240のカソードは、図3のノード88に対応す
るが、図5のアノード132に対応する、ILVSCR
242のアノードに接続されるであろう。他のILVS
CRも、直列に含まれても良い。このように、保護回路
238は、SCR68または128のいずれかのよう
な、単一SCRのトリガー電圧に等しいトリガー電圧を
有しており、SCR240および242の保持電圧の合
計に等しい保持電圧を有するであろう。このように、I
LVSCR240および242は、他のSCRと一緒
に、保護回路238の保持電圧が累積されるように、直
列に積層できる。
て、保護をするための保護回路が提供されている。その
保護回路は、可変的であって、本発明の被保護回路が中
に含まれている集積回路に印可される動作電圧によっ
て、自動的に決定されるトリガー電圧を有する。保護回
路の保持電圧は、複数のSCRを、選択的に直列に接続
することによって増大される。このように、回路に印可
される動作電圧に応答して、トリガー電圧が可変的であ
り、保持電圧が選択的に決定されうる保護回路が提供さ
れる。
れているけれども、特許請求の範囲によって定義される
ような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、
種々の変更、置き換えおよび代替が行われうるというこ
とを理解するべきである。
付の図面と関係する本明細書の記述を参照するが、それ
らの図面においては:
れる、従来技術のSCRの概略図を示す。
の集積回路の断面図を示す。
概略図を示す。
含む、集積回路の断面図を示す。
て、直列に接続される2つのSCRからなるものの概略
図を示す。
を示す。
圧曲線を図示する。
圧曲線を図示する。
圧曲線を図示する。
て、図3および図4に描写される型のSCRが、積層さ
れて保護回路を提供するものを示す。
パッド 73,132 アノード 74,134,146,164 抵抗 76,136 PNPトランジスタ 78,138 Pチャンネル・トランジスタ 82,142 NPNトランジスタ 92,172 基板 98,174 高電圧Nタンク 100,176 低電圧Pタンク 124,238 保護回路 200 低電圧Nタンク
Claims (15)
- 【請求項1】 過剰な電圧が、信号線を通って被保護回
路に印可されるのを防ぐための保護回路であって:アノ
ードおよびカソードを有する、少なくともひとつのSC
R構成中に構成される、NPNトランジスタおよびPN
Pトランジスタを少なくとも有するラッチであって、そ
のアノードは、前記信号線に接続され、そのカソードは
接地参照電位に接続され、一旦ラッチすると、電圧が前
記ラッチと関連する保持電圧よりも下がるとき、解放す
るラッチ;および前記ラッチをトリガーするためのトリ
ガー機構であって、このトリガー機構は、前記ラッチの
前記アノードから分離する電圧に接続される、トリガー
電圧によって動作するトリガー機構からなる保護回路。 - 【請求項2】 前記トリガー電圧が、前記被保護回路の
動作電力供給電圧からなる、請求項1に記載の保護回
路。 - 【請求項3】 前記保持電圧が、前記トリガー電圧より
も大きい、請求項1に記載の保護回路。 - 【請求項4】 前記保持電圧は、少なくとも2つの直列
に接続されたSCRを用いることによって調整可能であ
り、それらSCRの各々は、SCR構成において構成さ
れるNPNトランジスタおよびPNPトランジスタを、
少なくとも有している、請求項1に記載の保護回路。 - 【請求項5】 過剰電圧が、信号線を通って被保護回路
に印可されることを防止するための、保護回路であっ
て:前記信号線に接続されるアノード;接地参照電位に
接続されるカソード;前記アノードに接続されるソー
ス、および、前記信号線の電圧から分離されるトリガー
電圧に接続されるゲートを有するPチャンネル・トラン
ジスタ;ベース、前記アノード線および前記Pチャンネ
ル・トランジスタのソースの双方に接続されるエミッタ
を有し、また更に前記Pチャンネル・トランジスタのド
レインに接続されるコレクタを有するPNPトランジス
タ;前記カソードに接続されるエミッタ、前記PNPト
ランジスタのコレクタ、および前記Pチャンネル・トラ
ンジスタのドレインに接続されるベース、および、前記
PNPトランジスタのベースに接続されるコレクタを有
するNPNトランジスタ;前記アノードと、前記PNP
トランジスタのベースおよび前記NPNトランジスタの
コレクタとの間に接続される第1の抵抗;前記カソード
と、前記PNPトランジスタのコレクタ、前記Pチャン
ネル・トランジスタのドレインおよび前記NPNトラン
ジスタのベースとの間に接続される第2の抵抗であっ
て、前記PNPおよびNPNトランジスタおよび前記第
1および第2の抵抗で、SCRとしての構成がなされ
る、第2の抵抗;からなり、かつ前記Pチャンネル・ト
ランジスタは、前記第2の抵抗を通って電流を流し、前
記NPNトランジスタのベースの電圧を増大させ、それ
によって、前記NPNトランジスタをオンにして、前記
PNPトランジスタのベースを低く引っ張り、前記PN
Pトランジスタをオンにして、前記SCRをラッチする
保護回路。 - 【請求項6】 前記Pチャンネル・トランジスタのゲー
トが、前記被保護回路の動作電圧端子に接続されてい
る、請求項5に記載の保護回路。 - 【請求項7】 前記保護回路は、集積回路の一部として
形成され、Nタンク内に含まれており、そのNタンク
は、P形基板内に配置され、前記保護回路を前記集積回
路の他の部分から電気的に分離している、請求項5に記
載の保護回路。 - 【請求項8】 前記Pチャンネル・トランジスタ、前記
PNPトランジスタ、前記NPNトランジスタおよび前
記第1および第2の抵抗が、第1のSCRをなし、更
に:前記第1のSCRと直列に接続される第2のSCR
であって、前記第1および第2のSCRは、それらと関
係した保持電圧を有しており、前記保護回路の組み合わ
された保持電圧が、前記第1および第2のSCRの各々
の保持電圧の合計にほぼ等しくなるものとされている第
2のSCRを含んでなる、請求項5に記載の保護回路。 - 【請求項9】 前記保護回路の組み合わされたトリガー
電圧が、前記第1および第2のSCRのうちのひとつの
トリガー電圧に、ほぼ等しくなるように、前記第1およ
び第2のSCRが構成されている、請求項8に記載の保
護回路。 - 【請求項10】 前記第1および第2のSCRの少なく
ともひとつが、集積回路の他の部分から分離されてお
り、その集積回路内に、前記少なくともひとつのSCR
が、P基板内に配置されるNタンク内に配置されること
によって、含まれている、請求項8に記載の保護回路。 - 【請求項11】 前記Pチャンネル・トランジスタのゲ
ートが、前記被保護回路の動作電圧端子に接続されてお
り;前記保護回路は、集積回路の一部として形成されて
おり、Nタンク内に含まれていて、そのNタンクは、P
形基板内に配置され、前記集積回路の他の部分から、前
記保護回路を電気的に分離しており;かつ前記保護回路
のトリガー電圧が、前記第1および第2のSCRの一方
のトリガー電圧にほぼ等しくなるように、前記第1およ
び第2のSCRが構成されている請求項8に記載の保護
回路。 - 【請求項12】 過剰な電圧が、信号線を通って被保護
回路に印可されるのを防止するための、カソードおよび
アノードを有する保護SCR回路であって、そのSCR
保護回路は:P形基板中に形成されるNタンク;前記N
タンク内に配置されるPタンク;前記Pタンク内に配置
される第1のP+領域;前記Pタンク内に配置される第
1のN+領域;第2のP+領域であって、前記Pタンク
および前記Nタンクの双方内に部分的に配置されるよう
に、前記Pタンクおよび前記Nタンクに橋渡しの関係で
配置される第2のP+領域;前記Nタンク内に配置さ
れ、チャンネル領域を形成するために、前記第2のP+
領域から離されている第3のP+領域;前記チャンネル
領域の上に配置され、ゲート酸化物の層によってそこか
ら分離され、Pチャンネル・トランジスタの形を定める
ゲートであって、前記アノードから分離されているトリ
ガー電圧に接続可能であるゲート;前記Nタンク内に配
置される第2のN+領域;前記第1のP+領域および前
記第1のN+領域に接続され、前記SCR保護回路のカ
ソードを形成する第1のパッド;前記第3のP+領域お
よび前記第2のN+領域に接続され、前記SCR保護回
路のアノードを形成する第2のパッド;からなり、前記
第2のN+領域および前記Pタンクの間に、前記第3の
P+領域の最も近くにおいて、前記Nタンクの抵抗部分
が延びていて、前記第3のP+領域と前記Nタンクとの
間に、そこを流れる第1の所定レベルの電流に対応し
て、正バイアスの電圧を印可し;かつ前記第1のN+領
域と前記Nタンクとの間、および前記第1のP+領域と
前記第2のP+領域との間に、前記Pタンクの抵抗部分
が延びていて、前記第1のN+領域と前記Nタンクとの
間に、そこを通る第2の所定レベルの電流に応答して、
負バイアスの電圧を印可する保護SCR回路。 - 【請求項13】 前記ゲートが、前記保護回路の動作電
圧端子に接続されている、請求項12に記載の保護回
路。 - 【請求項14】 高電圧が、信号線を通って、被保護回
路に印可されるのを防止するための保護回路であって、
その保護回路は:第1の保持電圧およびそれと関連する
トリガー電圧、第1のアノードおよび第1のカソードを
有しており、前記第1のアノードは、前記信号線に接続
されている第1のSCR;第2の保持電圧およびそれと
関連するトリガー電圧、第2のアノードおよび第2のカ
ソードを有する第2のSCRであって、前記第1および
第2のSCRが直列に接続されるように、前記第1のア
ノードが、前記第1のSCRの前記第1のカソードに接
続されている第2のSCR;からなり、かつ前記保護回
路は、前記第1のSCRのトリガー電圧および結合保護
回路保持電圧のみによって定義されるトリガー電圧を有
しており、前記結合保護回路保持電圧は、前記第1およ
び第2の保持電圧の累積合計からなるものである保護回
路。 - 【請求項15】 前記結合保護回路保持電圧が、前記ト
リガー電圧よりも大きい、請求項14に記載の保護回
路。
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