JPS61292351A - Input protecting circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明はMISトランジスタ回路の入力保護回路の改良
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention relates to improvements in input protection circuits for MIS transistor circuits.
(0)従来の技術
従来の入力保護回路としては第4図に示す拡散抵抗を用
いるものが例えば特公昭45−34641号公報等で知
られている。(0) Prior Art As a conventional input protection circuit, one using a diffused resistor as shown in FIG. 4 is known, for example, from Japanese Patent Publication No. 45-34641.
第4図に於て、(21)はAffi により形成された
入力パッド、(22)は半導体基板に不純物を拡散して
形成きれた拡散抵抗であり、パターン的には入力バット
(21)から拡散抵抗(22)の一端にコンタクトを介
して入り、拡散抵抗(22)の他端よりコンタクトを介
してAl 配線(23)で保護されるMISトランジ
スタのゲート電極に接続きれている。第5図は第4図の
入力保護回路の等価回路図であり、拡散抵抗(22)は
抵抗と同時に基板との間で逆方向のダイオードを形成し
ており、抵抗で形成される時定数回路で入力サージ電圧
をなめすと同時にダイオードで基板へ抜いてMISトラ
ンジスタのゲート酸化膜を破壊されるのを防止している
。In Fig. 4, (21) is an input pad formed by Affi, and (22) is a diffused resistor formed by diffusing impurities into the semiconductor substrate. It enters one end of the resistor (22) via a contact, and is connected to the gate electrode of a MIS transistor protected by an Al wiring (23) from the other end of the diffused resistor (22) via the contact. Figure 5 is an equivalent circuit diagram of the input protection circuit in Figure 4, where the diffused resistor (22) forms a diode in the opposite direction between the resistor and the substrate, and a time constant circuit formed by the resistor. At the same time, the diode drains the input surge voltage to the substrate to prevent the gate oxide film of the MIS transistor from being destroyed.
従来の他の入力保護回路としては第6図に示すポリシリ
コン抵抗を用いるものが例えば特開昭59−74665
号公報等で知られている。Another conventional input protection circuit using a polysilicon resistor as shown in FIG.
It is known from the publication No.
第6図に於て、 (31)はAJ2 により形成きれ
た入力パッド、(32)は半導体基板の絶縁膜上に形成
きれたN+ポリシリコン層より成るポリシリコン抵抗体
であり、パターン的には入力バッド(31)からポリシ
リコン抵抗体(32)の一端にコンタクトを介して入り
、ポリシリコン抵抗体(32)の他端よりコンタクトを
介してA! 配線(33)で保護キれるMISトランジ
スタのゲート電極に接続されている。In Fig. 6, (31) is an input pad completely formed by AJ2, and (32) is a polysilicon resistor made of an N+ polysilicon layer completely formed on an insulating film of a semiconductor substrate. The input pad (31) enters one end of the polysilicon resistor (32) via a contact, and the A! It is connected to the gate electrode of the MIS transistor, which can be protected by a wiring (33).
第7図は第6図の入力保護回路の等価回路図であり、ポ
リシリコン抵抗体(32)とポリシリコン抵抗体(32
)下のMO3容量とで形成される時定数回路で入力サー
ジ電圧をなめしてMISトランジスタのゲートm化膜を
保護している。FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the input protection circuit shown in FIG.
) The time constant circuit formed by the MO3 capacitor below smoothes the input surge voltage and protects the gate m-oxide film of the MIS transistor.
(ハ)発明が解決しようとする問題点
前者の従来の入力保護回路では大きい入力サージ電圧が
印加されると拡散抵抗(22)の入力パッド(21)側
に集中して加えられるので入力バッド側のPN接合が破
壊され易い欠点がある。(c) Problems to be solved by the invention In the former conventional input protection circuit, when a large input surge voltage is applied, it is concentrated on the input pad (21) side of the diffused resistor (22), so the input pad side The disadvantage is that the PN junction is easily destroyed.
後者の従来の入力保護回路では大きい入力サージ電圧が
印加されると入力サージ電圧は基板に抜く構造となって
いないので、ポリシリコン抵抗(32)を介してMIS
トランジスタのゲート電極に印加きれてゲート酸化膜を
破壊してしまう欠点がある。In the latter conventional input protection circuit, when a large input surge voltage is applied, the input surge voltage is not connected to the MIS via the polysilicon resistor (32) because it is not designed to be extracted to the board.
The drawback is that the voltage cannot be applied to the gate electrode of the transistor, destroying the gate oxide film.
輛)問題点を解決するための手段
本発明は衛士した欠点に鑑みてな許れ、ポリシリコン抵
抗体(2)とチャンネル長を変化させてソースドレイン
間ブレークダウン電圧を変化させた保護用MISトラン
ジスタ(4)との組み合せにより従来の欠点を大巾に改
善した入力保護回路を実現するものである。輛) Means for Solving the Problems In view of the drawbacks of the present invention, the present invention is a protective MIS in which the source-drain breakdown voltage is changed by changing the polysilicon resistor (2) and the channel length. In combination with the transistor (4), an input protection circuit is realized which greatly improves the conventional drawbacks.
(*)作用
本発明に依れば、ポリシリコン抵抗体(2)で入力サー
ジ電圧をなめした後、保護用MISトランジス(4)で
入力サージ電圧をソースドレイン間ブレークダウン電圧
を変化させて均一に分布きせてグランドに抜いているの
で大きい入力サージ電圧でも入力保護回路を破壊するこ
となく保護できる。(*) Effect According to the present invention, after the input surge voltage is smoothed by the polysilicon resistor (2), the input surge voltage is uniformed by changing the source-drain breakdown voltage by the protective MIS transistor (4). The input protection circuit can be protected without destroying the input protection circuit even with large input surge voltage because it is distributed over the ground and connected to the ground.
(へ)実施例
本発明に依る入力保護回路を第1図乃至第3図を参照し
て詳述する。(F) Embodiment The input protection circuit according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
第1図は本発明の入力保護回路の上面図を示し、(1)
は八〇 により形成された入力バット、(2〉は半導
体基板(3)のフィールド絶縁膜上に形成きれたN+ポ
リシリコン層より成るポリシリコン抵抗体、(4)は本
発明の特徴とする保護用MISトランジスタである。こ
の保護用MISトランジスタ(4)は点線で示すN+型
型数散層り成るソースドレイン領域(5)(6)が離間
して設けられ、ドレイン領域(6)にチャンネル領域(
7)と対抗している部分にステップ(8)を形成してい
る。このステップ(8)はチャンネル領域(7)のほぼ
金山に渡って形成きれ、チャンネル長りをり、、L、、
L、、L4と可変している。即ちチャンネル長りはポリ
シリコン抵抗(2)に接続きれた側から保護されるMI
Sトランジスタのゲート電極側に行くに従いその長さを
漸減させている。FIG. 1 shows a top view of the input protection circuit of the present invention, (1)
(2) is a polysilicon resistor made of an N+ polysilicon layer completely formed on the field insulating film of the semiconductor substrate (3), and (4) is the protection characteristic of the present invention. This protection MIS transistor (4) is provided with source and drain regions (5) and (6) separated from each other, each consisting of an N+ type scattering layer shown by a dotted line, and a channel region in the drain region (6). (
A step (8) is formed in the portion opposite to step (7). This step (8) is completely formed over almost the entire length of the channel region (7), and the channel length is .
It is variable as L, , L4. In other words, the channel length is protected from the side connected to the polysilicon resistor (2).
The length is gradually reduced toward the gate electrode side of the S transistor.
パターン的には、入カパツドク1)はポリシリコン抵抗
体(2)の一端にコンタクトを介して接続きれている。In terms of pattern, the input capacitor 1) is connected to one end of the polysilicon resistor (2) via a contact.
ポリシリコン抵抗体(2)の他端からはフンタクトを介
して保護用MISI−ランジスタ(4)のドレイン領域
(6)の一端までAN 配線で接続きれ、保護用MIS
トランジスタ(4)のゲート電極(9)はチャンネル領
域(7)上のゲート酸化膜を被覆し且つソース領域(5
)にコンタクトを介して接続きれ、更にグランドまたは
電源に導かれている。また保護されるMISトランジス
タのゲート電極(10)はドレイン領域(6)の他端に
コンタクトを介して接続されている。The other end of the polysilicon resistor (2) can be connected to one end of the drain region (6) of the protective MISI resistor (4) via a contact with AN wiring, and the protective MISI
The gate electrode (9) of the transistor (4) covers the gate oxide film on the channel region (7) and covers the source region (5).
) via a contact, and is further led to ground or power supply. Further, the gate electrode (10) of the MIS transistor to be protected is connected to the other end of the drain region (6) via a contact.
第2図は第1図の本発明の等価回路図であり、ポリシリ
コン抵抗体(2)とチャンネル長りを変えてソースドレ
イン間ブレークダウン電圧の異なる複数の保護用MIS
トランジスタ(4)とを介して入力バッド(1)と保護
されるMIS)−ランジスタのゲート電極とを接続して
いる。この複数個の保護用MISトランジスタはポリシ
リコン抵抗体(2)側よりチャンネル長りが漸減され、
ソースドレイン間ブレークダウン電圧VTは漸減する様
に設定きれ、入力サージ電圧を各保護用MISトランジ
スタに平均的に分散きせている。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the present invention shown in FIG. 1, and shows a plurality of protective MISs having different source-drain breakdown voltages by changing the polysilicon resistor (2) and channel length.
The input pad (1) and the gate electrode of the protected MIS transistor are connected via the transistor (4). The channel length of these multiple protective MIS transistors is gradually decreased from the polysilicon resistor (2) side.
The source-drain breakdown voltage VT can be set to gradually decrease, and the input surge voltage is evenly distributed to each protective MIS transistor.
本発明による入力保護回路の動作について説明する。保
護用MISトランジスタは前述した如くチャンネル長り
がLl、L2、L8、L4と漸減する様に設計きれてい
る。例えばチャンネル長をり、=7μm、L!−3μm
、Ls=211m、L4=1.5μmと漸減きせると、
第3図よりソースドレイン間ブレークダウン電圧BVo
sは21V、17V、14V、12Vと変化する。なお
第3図では100国のP型シリコン基板のフィールド表
面不純物、濃度を2×10 ”Cr1l−”とし、ゲー
ト酸化膜厚t at、400人、ソースドレイン領域の
拡散深さxjを0.5μmとした保護用MISトランジ
スタを例に採った。一方保護されるMISトランジスタ
の保護ゲート耐圧を約15Vとして設計している。The operation of the input protection circuit according to the present invention will be explained. As described above, the protection MIS transistor is designed so that the channel length gradually decreases from Ll, L2, L8, and L4. For example, channel length = 7 μm, L! -3μm
, Ls=211m, L4=1.5μm and gradually decrease,
From Figure 3, source-drain breakdown voltage BVo
s changes to 21V, 17V, 14V, and 12V. In Fig. 3, the field surface impurity concentration of a P-type silicon substrate from 100 countries is 2 x 10 "Cr1l-", the gate oxide film thickness t is 400, and the diffusion depth xj of the source and drain regions is 0.5 μm. We took a protection MIS transistor as an example. On the other hand, the protection gate breakdown voltage of the MIS transistor to be protected is designed to be approximately 15V.
斯る入力保護回路では大きい入力サージ電圧は大きいソ
ースドレイン間ブレークダウン電圧BV□を有するポリ
シリコン抵抗体(2〉に接続きれた側でグランドに抜く
ことができ、小さい入力サージ電圧は小さいソースドレ
イン間ブレークダウン電圧BVDSを有するゲート電極
側でグランドに抜くことができ;入力サージ電圧をソー
スドレイン間ブレークダウン重圧BVDSの大きさによ
り保護用MISトランジスタに均一に分散できる。これ
から保護用MISトランジスタのソースドレイン間ブレ
ークダウン電圧BVpsはポリシリコン抵抗体(2)側
では保護されるMISトランジスタの保護ゲート耐圧約
15Vより高く設定し、ゲート電極側では保護ゲート耐
圧より低く設定すると良い。In such an input protection circuit, a large input surge voltage can be connected to the ground on the side that is fully connected to the polysilicon resistor (2) with a large source-drain breakdown voltage BV□, and a small input surge voltage can be connected to a small source-drain breakdown voltage BV□. The input surge voltage can be uniformly distributed to the protection MIS transistor by the magnitude of the source-drain breakdown voltage BVDS.From this, the source of the protection MIS transistor The drain-to-drain breakdown voltage BVps is preferably set higher than the protection gate breakdown voltage of about 15 V on the polysilicon resistor (2) side, and lower than the protection gate breakdown voltage on the gate electrode side.
なお保護用MISトランジスタのドレイン領域(6)の
PN接合破壊を防止するため、保護用MISトランジス
タのソースドレイン間ブレークダウン電圧BVasはP
N接合耐圧の約30V以下に設計しなくてはならない。Note that in order to prevent PN junction breakdown in the drain region (6) of the protective MIS transistor, the source-drain breakdown voltage BVas of the protective MIS transistor is set to P.
It must be designed to have an N junction breakdown voltage of approximately 30V or less.
なお衛士した実施例ではへ!ゲート構造の保護用MIS
トランジスタで説明したが、Siゲート構造のものでも
当然本発明の目的を達成できる。In addition, here is an example of a samurai! MIS for protection of gate structure
Although the description has been made using a transistor, it is obvious that the object of the present invention can also be achieved with a transistor having a Si gate structure.
(ト)発明の効果
本発明に依れば保護用MISトランジスタのチャンネル
長りを漸減することによりソースドレイン間ブレークダ
ウン電圧BV、、を漸減できるので、入力サージ電圧を
保護用MISトランジスタのチャンネルに均一に分散で
きる。このため大きい入力サージ電圧でも小きい入力サ
ージ電圧でも安定してMISトランジスタのゲート酸化
膜を保護できる。(G) Effects of the Invention According to the present invention, by gradually decreasing the channel length of the protective MIS transistor, the source-drain breakdown voltage BV can be gradually reduced, so that the input surge voltage can be applied to the channel of the protective MIS transistor. Can be dispersed evenly. Therefore, the gate oxide film of the MIS transistor can be stably protected even at large input surge voltages or small input surge voltages.
また本発明ではポリシリコン抵抗体(2)を用いるので
拡散抵抗体に比べて小さい面積で同一抵抗値を実現でき
、入力保護回路の小型化に寄与できる。Furthermore, since the present invention uses a polysilicon resistor (2), the same resistance value can be achieved with a smaller area than a diffused resistor, contributing to miniaturization of the input protection circuit.
更に本発明では入力サージ電圧を分散して保護用MIS
トランジスタでグランドに抜くので、保護用MISトラ
ンジスタが大きい入力サージ電圧で破壊されるおそれが
少なく、極めて破壊強度に強い入力保護回路を実現でき
る。Furthermore, in the present invention, the input surge voltage is distributed to protect the MIS.
Since the transistor is connected to the ground, there is little risk that the protective MIS transistor will be destroyed by a large input surge voltage, making it possible to realize an input protection circuit that is extremely resistant to destruction.
第1図は本発明に依る入力保護回路を説明する上面図、
第2図は本発明の入力保護回路の等価回路図、第3図は
本発明の詳細な説明するための特性図、第4図および第
6図は従来の入力保護回路を説明する上面図、第5図お
よび第7図は第4図および第6図の従来の入力保護回路
の等価回路図である。
主な図番の説明
(1)は入力バッド、 (2)はポリシリコン抵抗体、
(4)は保護用MIS)−ランジスタ、 (5)(
6)はソースドレイン領域、(7)はチャンネル領域で
ある。
出願人 三洋電機株式会社 外1名
代理人 弁理士 佐 野 静 夫
第1図
第3図
3vDS
+、am)FIG. 1 is a top view illustrating an input protection circuit according to the present invention;
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the input protection circuit of the present invention, FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining the present invention in detail, and FIGS. 4 and 6 are top views for explaining the conventional input protection circuit. FIGS. 5 and 7 are equivalent circuit diagrams of the conventional input protection circuits shown in FIGS. 4 and 6. Explanation of the main drawing numbers (1) is the input pad, (2) is the polysilicon resistor,
(4) is a protective MIS) - transistor, (5) (
6) is a source/drain region, and (7) is a channel region. Applicant: Sanyo Electric Co., Ltd. (1 person) and 1 other representative: Shizuo Sano (Figure 1, Figure 3, 3vDS +, am)
Claims (1)
ソースドレイン間ブレークダウン電圧を有する保護用M
ISトランジスタを介して保護されるMISトランジス
タのゲート電極に接続される入力保護回路に於て、前記
保護用MISトランジスタのソースおよびドレイン領域
間のチャンネル長を前記ポリシリコン抵抗体に接続され
た側より減少させて前記ソースドレイン間ブレークダウ
ン電圧を減少させることを特徴とする入力保護回路。(1) A protective M with a polysilicon resistor and a predetermined source-drain breakdown voltage from the input pad.
In the input protection circuit connected to the gate electrode of the MIS transistor protected via the IS transistor, the channel length between the source and drain regions of the protection MIS transistor is determined from the side connected to the polysilicon resistor. An input protection circuit characterized in that the source-drain breakdown voltage is reduced by reducing the source-drain breakdown voltage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13474985A JPS61292351A (en) | 1985-06-20 | 1985-06-20 | Input protecting circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13474985A JPS61292351A (en) | 1985-06-20 | 1985-06-20 | Input protecting circuit |
Publications (1)
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JPS61292351A true JPS61292351A (en) | 1986-12-23 |
Family
ID=15135676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13474985A Pending JPS61292351A (en) | 1985-06-20 | 1985-06-20 | Input protecting circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61292351A (en) |
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