JPH1050937A - 集積回路の静電保護回路 - Google Patents
集積回路の静電保護回路Info
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- JPH1050937A JPH1050937A JP19940096A JP19940096A JPH1050937A JP H1050937 A JPH1050937 A JP H1050937A JP 19940096 A JP19940096 A JP 19940096A JP 19940096 A JP19940096 A JP 19940096A JP H1050937 A JPH1050937 A JP H1050937A
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Abstract
性を劣化させ、ダイオード2個を使用するため、縮小化
が困難である。 【解決手段】 プラス電源11とマイナス電源12、お
よび1つの入出力端子21との間に接続された3個のダ
イオード31〜33より構成される。。プラス電源11
と1つの入出力端子21との間に、ダイオード31をカ
ソード電極がプラス電源側となるように接続し、1つの
入出力端子21とマイナス電源12との間にダイオード
32,33がカソード電極を向かい合わせた形で直列接
続される。さらに、ダイオード32,33の接続点をプ
ラス電源11に接続する。ダイオード31,32,33
のカソード電極が全て同一電位点に集約できるため、N
型拡散層領域の共有化を図れる。また、ダイオード3
1,32のアノード電極もまた1つの入出力端子21に
接続されるため、共有化を図れる。
Description
し、特に集積回路(IC)の静電破壊を防止する保護回
路に関する。
としては、電流を制限すること、エネルギーの放電時定
数を大きくすること、静電エネルギーのバイパス路を設
けること等が知られていた。
抵抗を付加して電流の制限、あるいは放電時定数の増大
を図る方法がある。また、図3に示すように保護する端
子間にダイオードを付加して静電エネルギーをバイパス
する方法も広くとられている。図4に示すように画像メ
モリの静電保護回路の方法もある。特開平5−2995
98号公報に記載がある。本公報では、ダイオードDS
1〜DS13を逆方向直列に接続して静電保護を必要と
する端子に挿入する方法や、これらを組み合わせて併用
する方法が多く用いられている。
圧印加に対するICの保護を目的とするものではなく、
数10〜数100V程度、時には数1000Vにも及ぶ
サージ電圧印加に対するICの保護を目的としているた
め、図4に示す様な順方向ダイオードに比べて動作電圧
の十分に高い逆方向ダイオードを挿入した場合にも通電
パスを形成し、逆に動作電圧が十分に高いため静電エネ
ルギーの大部分をこの逆方向ダイオードが吸収し、IC
を保護している。
集積回路の静電保護回路の等価回路と集積回路の断面図
である。静電保護回路13は、プラス電源11、マイナ
ス電源12、1つの入出力端子21との間に、静電保護
回路13を構成するダイオード素子37,38が入出力
端子21を保護するために設けられている。ここで、プ
ラス電源11、マイナス電源12に接続されているIC
の内部回路10は、多数の入出力端子20,22を有し
ており、これらの中の1つとして、入出力端子21があ
る。
イオード37およびダイオード38をバイパス、分流す
ることにより、静電気の持つエネルギーの大部分がダイ
オードにより消費され、ICの内部回路が保護される。
壊対策として、入力端子に直列抵抗を付加する方法で
は、数百Ω以上の抵抗値を必要とするため、内部回路の
入力容量との組合せにより、集積回路の高域周波数特性
が劣化するという欠点がある。
間に逆接続のダイオード37,38を付加する例では、
静電エネルギーをバイパスまたは吸収するために、内部
回路よりも十分に小さな動作抵抗と大きな許容電力とが
要求される。このためには、ダイオードとして、より大
きな面積を持つ方が効果的であるが、大きな面積のダイ
オードはその接合容量が増大するという欠点がある。
オードは、逆方向耐圧が高くとれるトランジスタのコレ
クタ・ベースを形成するプロセスで、アノード・カソー
ド電極を形成する。図3(b)に示したように従来の静
電保護回路においては、1つの入出力端子21にダイオ
ード37のアノード電極(P型拡散層42)とダイオー
ド38のカソード電極(N型拡散層43)とを接続しな
ければならないため、2個のダイオードを分離しなけれ
ばならず、これら分離したダイオード間を接続するため
の配線が必要となる。すなわち、寄生容量の中でも比較
的大きな値(数pF程度)を持つ配線容量が、直接入出
力端子21に接続されることになり、その結果、1GH
z以上の高域周波数特性が劣化するという問題点があ
る。
ならないため、静電保護回路そのものの面積を小さくで
きないという欠点もある。
技術の問題点を解決し、周波数特性を劣化させずに、直
ちに静電保護ができるようにした高集積化が可能な静電
保護回路を提供することにある。すなわち、本発明の静
電保護回路の目的は、1GHz以上の高い周波数帯で問
題となる電気的特性の劣化を低減し、高集積化を実現し
得る静電保護対策を実現することにある。
構成は、これらの問題点を解決するために、集積回路の
静電破壊を防止する集積回路の静電保護回路において、
前記集積回路の入力または出力端子と第1及び第2の電
源電圧間に逆方向にそれぞれ第1,第2のダイオードを
接続し、前記第1または第2のダイオードと逆方向かつ
直列に第3のダイオードを接続し、前記第1または第2
のダイオードと前記第3のダイオードとの接続点を前記
第1または第2の電源電圧に接続することを特徴とす
る。
回路の静電保護回路において、前記集積回路の第1の電
源電圧と入出または出力端子との間に、第1のダイオー
ドを、前記集積回路の第2の電源電圧と前記入力または
出力端子との間に、第2,第3のダイオードを、カソー
ド電極が共通接続点となるように直列接続し、この第
2,第3のダイオードの接続点と前記第1の電源電圧と
を接続したことを特徴とする。 ここで、前記第1,第
2,第3のダイオードは、P型サブストレート内にN型
拡散層と、前記N型拡散層内の2つのP型拡散層とを形
成してなることを特徴とする。さらに、集積回路の静電
破壊を防止する集積回路の静電保護回路において、前記
集積回路の第1の電源電圧と入力または出力端子との間
に第1,第2のダイオードをアノード電極が共通接続点
となるように直列接続し、前記集積回路の第2の電源電
圧と前記入力または出力端子との間に、第3のダイオー
ドを接続し、前記第2,第3のダイオードの接続点と前
記第2の電源とを接続したことを特徴とする。
型サブストレート内にP型拡散層と前記P型拡散層内の
2つのN型拡散層とを形成してなることを特徴とする。
は、図1に示すようにプラス電源11とマイナス電源1
2、および1つの入出力端子21との間に接続された3
個のダイオード31〜33より構成される。
の間に、ダイオード31をカソード電極がプラス電源側
となるように接続し、1つの入出力端子21とマイナス
電源12との間にダイオード32,33がカソード電極
を向かい合わせた形で直列接続される。さらに、ダイオ
ード32,33の接続点をプラス電源11に接続する。
より、ダイオード31,32,33のカソード電極(す
なわち、ダイオードを構成するN型拡散層領域)が全て
同一電位点に集約できるため、N型拡散層領域の共有化
を図ることが可能となる。
極(すなわち、ダイオードを構成するP型拡散層領域)
もまた1つの入出力端子21に接続されるため、共有化
を図ることが可能となる。
の小型化、および配線の簡略化、さらには、ダイオード
に寄生する対サブストレート間容量の低減が可能とな
る。
て図面を参照して説明する。
静電保護回路を含む集積回路の等価回路図であり、図1
(b)はその断面図である。
がプラス電源11とマイナス電源12とに接続されてい
る。本発明による静電保護回路は、プラス電源11とマ
イナス電源12、および1つの入出力端子21とに接続
された3個のダイオード31〜33より構成される。プ
ラス電源11と1つの入出力端子21との間にダイオー
ド31、1つの入出力端子21とマイナス電源12との
間にダイオード32,33がカソード電極を向かい合わ
せた形で直列接続される。さらに、この接続点をプラス
電源11に接続する。
電気(+電荷)が侵入した時、プラス電源11へ抜ける
電流パスは、順方向ダイオード31、および順方向ダイ
オード32を通過する並列パスである。この時、入出力
端子21とプラス電源11との間で制限される電圧は、
順方向ダイオード31,32の耐圧でほぼ決定される。
く設計されている場合に、内部回路10を保護すること
が可能となる。本実施の形態の場合は、ダイオードの順
方向電圧(約0.8V)+プラス電源電圧11以上に入
出力端子21の電圧が上昇した場合にダイオード31,
32は導通状態となり、ICの内部回路10を保護す
る。
順方向ダイオード32および逆方向ダイオード33の直
列パスである。この時、入出力端子21とマイナス電源
12との間で制限される電圧は、逆方向ダイオード33
の逆耐圧でほぼ決定される。この逆耐圧が内部回路10
の静電耐圧より低く設計されている場合に、内部回路1
0を保護することが可能となる。前述したように静電保
護回路は、数V程度のDC電圧印加に対するICの保護
を目的とするものではなく、数10〜数100V程度、
時には数1000Vにも及ぶサージ電圧印加に対するI
Cの保護を目的としているため、順方向ダイオード32
に比べて動作電圧の十分に高い逆方向ダイオード33も
通電パスとなり、逆に動作電圧が十分に高いため静電エ
ネルギーの大部分を逆方向ダイオード33が吸収する。
た従来のダイオード1個が接続される回路の場合と同様
の素子面積を必要とするが、その面積に比例する接合容
量は、入出力端子21から見た場合、順方向ダイオード
32が直列に接続されているため、等価的に小さな値に
抑えることが可能となる。このため、内部回路10の持
つ高域周波数特性に与える影響を少なくできる。
ードのアノード・カソード電極間に寄生する容量(ダイ
オードのPNジャンクション容量)およびカソード・サ
ブストレート間に寄生する容量が支配的となる。これら
の寄生容量の中でも、特にカソード・サブストレート間
の寄生容量値は、PNジャンクション容量の3倍程度の
値を持ち、ダイオードのカソード電極に寄生する。図3
に示す従来の静電保護回路においては、ダイオードのカ
ソード電極が直接入出力端子21に接続されているた
め、内部回路10の高周波特性に与える影響は大きい。
21にダイオードのカソード電極が直接接続されないた
め、従来例と比較して内部回路10の高周波特性に与え
る影響は少ない。
ダイオード31,32はともにアノード電極(P型拡散
層)が接続されるため、2個のダイオードの電極を共有
化することが可能となり、ダイオード間を接続する配線
を省略することができる。
・サブストレート間の容量の低減が実現され、内部回路
10の高周波特性に与える影響をより少なく抑えること
が可能となる。
する3個のダイオードのカソード電極(N型拡散層)は
全て同一電位点であるため共有化が可能であり、3個の
ダイオードを使用しているにもかかわらず、静電保護回
路全体の素子面積を小さくすることができる。
端子21に侵入した場合についての説明を行ったが、逆
に、静電気のマイナス電荷が1つの入出力端子21に侵
入した場合についても同様に、ダイオード31,32に
よりプラス電源11へ、また、ダイオード32,33に
よりマイナス電源12へのパスを形成し、従来の静電保
護回路よりも小面積・低寄生容量を保ったままでICの
内部回路1を保護する。
出力端子21に寄生する容量Ctは、アノード・カソー
ド電極間に寄生する容量Cj(ダイオードのPNジャン
クション容量)を1とし、カソード・サブストレート間
に寄生する容量Csを3とした場合、 となる。図3に示す従来の静電保護回路において同様の
計算を行うと、 Ct=Cj+Cj+Cs =5 となる。すなわち本発明により、1つの入出力端子21
に寄生する容量を従来の場合の0.325倍まで減少さ
せることが可能である。
(b)に示す通りP型拡散層領域の領域を1、N型拡散
層領域の領域を3(P型拡散層領域から左右に1の幅を
持つ)、ダイオード間の分離領域を2とした場合、本発
明の静電保護回路の占める領域Sは、 S=1+1+1+1+1=5 図3に示す従来例の場合、 S=3+2+3=8 すなわち、面積を従来例の0.625倍まで減少させる
ことが可能である。
図面を参照して説明する。
示す等価回路図、図2(b)はその断面図である。
静電保護回路を構成するダイオードのアノード電極を共
通電極として接続した場合の効果についての説明を行っ
たが、図2は、ダイオードのカソード電極を共通電極と
して入出力端子21に接続した場合を示す。図2におい
て、静電保護回路は、プラス電源11とマイナス電源1
2、および1つの入出力端子21に接続された3個のダ
イオード34〜36より構成される。プラス電源11と
1つの入出力端子21との間にダイオード34,35が
アノード電極を向かい合わせた形で直列接続され、1つ
の入出力端子21とマイナス電源12との間にダイオー
ド36が接続される。さらに、ダイオード34と35の
接続点をマイナス電源11に接続する。すなわち、図1
の構成に対して、正負電源およびダイオード電極を全て
入れ替えた構成をしている。
力端子21から、プラス電源11、およびマイナス電源
12へ抜けるパスは、それぞれ 入出力端子→+電源・・ダイオード34,35の直列パ
ス 入出力端子→−電源・・ダイオード35,36の並列パ
ス となる。
の形態と同様ICの内部回路10を静電気から保護する
ことが可能である。
P型拡散領域がマイナス電源電位で共有化が図れ、さら
に1つの入出力端子に接続されるダイオードのN型拡散
領域の共有化が図れるため、図1の場合と全く同様の効
果が得られることは明白である。
小型化が可能になり、IC内部回路の構成範囲の拡大、
チップの高集積化が実現できるという点である。
ード電極を構成するP型、N型拡散層の共有化が可能と
なるからである。
数高域特性に与える影響を従来の静電保護回路よりも少
なく抑えることができ、特に、1GHz以上の高周波数
帯においても特性劣化を低減できることにある。
ードで支配的な容量を持つN型拡散層−P型サブストレ
ート間の寄生容量が直接接続されないためである。
P型拡散層の共有化による配線の簡略化(配線−P型サ
ブストレート間の寄生容量の低減)が可能となるからで
ある。
す等価回路図である。 (b)本発明の静電保護回路の実施の形態を示す断面図
である。
を示す等価回路図である。 (b)本発明の静電保護回路の他の実施の形態を示す断
面図である。
ある。 (b)従来の静電保護回路を示す断面図である。
る。
Claims (8)
- 【請求項1】 集積回路の静電破壊を防止する集積回路
の静電保護回路において、 前記集積回路の入力端子または出力端子と前記集積回路
の第1および第2の電源電圧間に逆方向にそれぞれ第
1,第2のダイオードを接続し、 前記第1または第2のダイオードと逆方向かつ直列に第
3のダイオードを接続し、 前記第1または第2のダイオードと前記第3のダイオー
ドとの接続点を前記第1または第2の電源電圧に接続す
ることを特徴とする集積回路の静電保護回路。 - 【請求項2】集積回路の静電破壊を防止する集積回路の
静電保護回路において、前記集積回路の第1の電源電圧
と入力または出力端子との間に、第1のダイオードを、
前記集積回路の第2の電源電圧と前記入力または出力端
子との間に、第2,第3のダイオードを、カソード電極
が共通接続点となるように直列接続し、この第2,第3
のダイオードの接続点と前記第1の電源電圧とを接続し
たことを特徴とする集積回路の静電保護回路。 - 【請求項3】 集積回路の静電破壊を防止する集積回路
の静電保護回路において、前記集積回路の第1の電源と
入力または出力端子との間に第1,第2のダイオードを
アノード電極が共通接続点となるように直列接続し、前
記集積回路の第2の電源電圧と前記入力または出力端子
との間に、第3のダイオードを接続し、前記第2,第3
のダイオードの接続点と前記第2の電源電圧とを接続し
たことを特徴とする集積回路の静電保護回路。 - 【請求項4】 前記第1,第2,第3のダイオードは、
P型サブストレート内にN型拡散層と、前記N型拡散層
内に2つのP型拡散層とを形成してなることを特徴とす
る請求項1,2記載の集積回路の静電保護回路。 - 【請求項5】 前記第1,第2,第3のダイオードは、
P型サブストレート内にP型拡散層と、前記P型拡散層
内に2つのN型拡散層とを形成してなることを特徴とす
る請求項1,3記載の集積回路の静電保護回路。 - 【請求項6】 前記2つのP型拡散層には、前記入出力
端子と前記第2の電源電圧を接続し、前記N型拡散層に
は、前記第1の電源電圧を接続することを特徴とする請
求項4記載の集積回路の静電保護回路。 - 【請求項7】 前記2つのN型拡散層には前記入出力端
子と第1の電源電圧を接続し、前記P型拡散層には前記
第2の電源電圧を接続することを特徴とする請求項5記
載の集積回路の静電保護回路。 - 【請求項8】 前記第1,第2の電源電圧は、それぞれ
正,負の電源であることを特徴とする請求項1〜6記載
の集積回路の静電保護回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19940096A JP3147780B2 (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | 集積回路の静電保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19940096A JP3147780B2 (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | 集積回路の静電保護回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1050937A true JPH1050937A (ja) | 1998-02-20 |
JP3147780B2 JP3147780B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=16407166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19940096A Expired - Fee Related JP3147780B2 (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | 集積回路の静電保護回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3147780B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100323455B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2002-02-06 | 박종섭 | 정전기방전 보호회로 |
KR100324322B1 (ko) * | 1999-07-23 | 2002-02-16 | 김영환 | 정전방전 보호회로 |
US7491986B2 (en) * | 2002-12-25 | 2009-02-17 | Panasonic Corporation | Semiconductor integrated circuit device |
US7551417B2 (en) | 2004-04-22 | 2009-06-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin film circuit substrate, piezoelectric speaker device, display device, and sound-generating display device |
JP2010517419A (ja) * | 2007-01-25 | 2010-05-20 | トムソン ライセンシング | 周波数変換モジュール保護回路 |
US8805274B2 (en) | 2007-01-25 | 2014-08-12 | Thomson Licensing | Frequency translation module interface |
-
1996
- 1996-07-29 JP JP19940096A patent/JP3147780B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100324322B1 (ko) * | 1999-07-23 | 2002-02-16 | 김영환 | 정전방전 보호회로 |
KR100323455B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2002-02-06 | 박종섭 | 정전기방전 보호회로 |
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