JPS62279675A - Protective circuit for semiconductor integrated circuit - Google Patents

Protective circuit for semiconductor integrated circuit

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Publication number
JPS62279675A
JPS62279675A JP12213086A JP12213086A JPS62279675A JP S62279675 A JPS62279675 A JP S62279675A JP 12213086 A JP12213086 A JP 12213086A JP 12213086 A JP12213086 A JP 12213086A JP S62279675 A JPS62279675 A JP S62279675A
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JP
Japan
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circuit
protection circuit
terminal
integrated circuit
voltage
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Application number
JP12213086A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisayuki Higuchi
樋口 久幸
Makoto Suzuki
誠 鈴木
Isao Yoshida
功 吉田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62279675A publication Critical patent/JPS62279675A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent a semiconductor integrated circuit from causing a parasitic effect such as a latchup by forming a high density impurity layer in the bottom of a device in which a resistance value alters according to an input to reduce a delay time without loss the performance of a protective circuit for the integrated circuit. CONSTITUTION:A low density P-type source, drain regions 407, 408 are formed deeply in contact with a high density N-type region 302. Thus, when the breakdown voltages of the source, drain and the region 302 of an MOSFET are suitably reduced so that a negative large voltage is applied to the source or the drain, a current flows through a junction between the regions 407, 408 and the region 302 to prevent a protective circuit itself from breaking down. Since the thicknesses of the regions 407, 408 are increased, a conductivity between the source and the drain when the MOSFET is conducted is raised.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路の動作時における異常電圧に
よる破壊を防止する保護回路に関する6〔従来の技術〕 従来のこの種の装置は、例えば、特公昭45−3464
1号に記載しであるように、集積回路内の素子を保護す
るために容量と抵抗を設け、入力の信号線に過大な電圧
が印加されたときに、この保護回路によって集積回路内
部には、過大な電圧や電流が加わらないようになってい
る。
[Detailed Description of the Invention] 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a protection circuit that prevents damage caused by abnormal voltage during the operation of a semiconductor integrated circuit.6 [Prior Art] This type of device is known, for example, from Japanese Patent Publication No. 45-3464.
As stated in No. 1, a capacitor and a resistor are provided to protect the elements inside the integrated circuit, and when an excessive voltage is applied to the input signal line, this protection circuit prevents the inside of the integrated circuit from being damaged. , to prevent excessive voltage or current from being applied.

この公報にも記載されているように、この回路が保護回
路として十分動作するためには、保護回路の容量と抵抗
が一定の時定数をもつことが必要である。すなわち、保
護回路を設けた場合、集積回路に入力される信号そのも
のも保護回路によって一定の遅延を受けることになる。
As described in this publication, in order for this circuit to function satisfactorily as a protection circuit, it is necessary that the capacitance and resistance of the protection circuit have a certain time constant. That is, when a protection circuit is provided, the signal itself input to the integrated circuit will also be subject to a certain delay due to the protection circuit.

このため、高速の集積回路では、遅延時間を小さくする
必要から保護回路の時定数を小さくしなければならず、
保護回路として、十分に目的を達成することができなか
った。
For this reason, in high-speed integrated circuits, the time constant of the protection circuit must be made small to reduce the delay time.
As a protection circuit, it could not fully achieve its purpose.

このような問題を解決するために、特開昭51−815
79号に記載しであるように、入力の電位によって抵抗
値が変るデバイスを用いた保護回路が提案されている。
In order to solve such problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-815
As described in No. 79, a protection circuit using a device whose resistance value changes depending on the input potential has been proposed.

この回路では、入力の電位がある正の値を越えると、保
護回路の出力端子の電位は。
In this circuit, when the input potential exceeds a certain positive value, the potential at the output terminal of the protection circuit will increase.

この保護回路のしきい値電圧により定まる値の電位に固
定され、それ以上の電位が出力端子には伝達されない特
性を持っている。すなわち、保護回路の入力端子に正の
過電位が供給されたときには。
It has a characteristic that the potential is fixed at a value determined by the threshold voltage of this protection circuit, and a potential higher than that is not transmitted to the output terminal. That is, when a positive overpotential is supplied to the input terminal of the protection circuit.

良好な保護回路として動作する。一方、入力端子に負の
過電位が加わると、接地された基板とソース領域とで形
成されたPN接合ダイオードによって、電流が基板に流
れ、保護回路の出力端子にはこの過電位が伝達しないよ
うに働き、保護回路として動作するが、基板の抵抗が大
きいためにその目的を十分に達成できない問題がある。
Acts as a good protection circuit. On the other hand, when a negative overpotential is applied to the input terminal, a current flows to the substrate due to the PN junction diode formed by the grounded substrate and the source region, and this overpotential is prevented from being transmitted to the output terminal of the protection circuit. However, there is a problem in that the resistance of the substrate is large, making it impossible to fully achieve its purpose.

さらに、このダイオードに電流が流れると基板に対して
少数キャリアが注入され、これがきっかけとなって集積
回路のラッチアップ現象を引き起こすなどの問題がある
Furthermore, when current flows through this diode, minority carriers are injected into the substrate, which causes a latch-up phenomenon in the integrated circuit.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述したように、従来の保護回路では、集積回路の内部
回路に破損や、ラッチアップ等の寄生効果を生じさせず
、かつ、入力信号を遅延させることなく内部回路に伝達
することができない問題点があった。
As mentioned above, conventional protection circuits have the problem of not being able to transmit input signals to the internal circuits without damaging the internal circuits of integrated circuits or causing parasitic effects such as latch-up, and without delaying input signals. was there.

本発明の目的は、保護回路を設けたことによる信号の遅
延時間の増加を抑え、かつ、ラッチアップなどの寄生効
果を引き起こさない保護回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a protection circuit that suppresses an increase in signal delay time due to the provision of a protection circuit and does not cause parasitic effects such as latch-up.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

最近、CMOSデバイスとバイポーラ・トランジスタと
を同一チップ内に形成することが可能となり、保護回路
もこれらデバイスの複合回路によって構成できるように
なった。このようの状況のもとて保護回路の時定数の低
減を検討した。その結果、上述のように従来容量と抵抗
によって構成していた保護回路の代わりに、入力の電位
によって抵抗値が変るようなデバイスによって保護回路
を構成することによって保護回路の性能を損なうことな
く、その遅延時間を低減できることが明らかになった。
Recently, it has become possible to form a CMOS device and a bipolar transistor in the same chip, and a protection circuit can also be constructed from a composite circuit of these devices. Under these circumstances, we investigated ways to reduce the time constant of the protection circuit. As a result, instead of the conventional protection circuit consisting of capacitors and resistors as mentioned above, the protection circuit can be configured with a device whose resistance value changes depending on the input potential, without impairing the performance of the protection circuit. It has become clear that the delay time can be reduced.

また、このようなデバイスの底部に高濃度不純物層を設
けることにより、基板の抵抗を低減して大きな電圧の印
加時に電流を基板に流れやすくするとともに、基板に少
数キャリアが注入されるのを防止し、FETのラッチア
ップなどの寄生効果を除くことができることが明らかと
なった・ すなわち、本発明は、集積回路の外部端子と集積回路の
内部回路との間に設けた半導体集積回路の保護回路にお
いて、上記外部端子に加えられた電位によって抵抗値が
変化するデバイスが当該保護回路の入力端子と出力端子
との間に設けてあり、上記入力端子に所定の範囲を有す
る電圧が加えられているときには当該デバイスを通して
上記外部端子と上記内部回路とが電気的に接続され、所
定の電圧以外の電圧が加えられたときには上記外部端子
と上記内部回路とが電気的に遮断され、かつ上記デバイ
スの底部には@源もしくは接地端子に接続された高1度
不純物層を有することを特徴とする。
In addition, by providing a highly concentrated impurity layer at the bottom of such devices, the resistance of the substrate is reduced, making it easier for current to flow through the substrate when a large voltage is applied, and preventing minority carriers from being injected into the substrate. However, it has become clear that parasitic effects such as FET latch-up can be eliminated.In other words, the present invention provides a protection circuit for a semiconductor integrated circuit provided between an external terminal of an integrated circuit and an internal circuit of the integrated circuit. , a device whose resistance value changes depending on the potential applied to the external terminal is provided between the input terminal and the output terminal of the protection circuit, and a voltage having a predetermined range is applied to the input terminal. Sometimes, the external terminal and the internal circuit are electrically connected through the device, and when a voltage other than a predetermined voltage is applied, the external terminal and the internal circuit are electrically disconnected, and the bottom of the device is characterized by having a high degree impurity layer connected to the @ source or ground terminal.

本発明では、保護回路の抵抗を構成する上記デバイスと
して、デバイスの底部に高濃度層を有する電界効果トラ
ンジスタ(以下、FETと記す。)。
In the present invention, the device constituting the resistance of the protection circuit is a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) having a high concentration layer at the bottom of the device.

とくに高耐圧のM OS F E T、接合型FETが
最適であることを見出した。
In particular, we have found that high voltage MOS FETs and junction FETs are optimal.

〔作用〕[Effect]

本発明では、従来の保護回路に用いられていた抵抗体の
代わりに、MOSFET、接合型FET等の、入力端子
に加えられた電位によって抵抗値が変化するデバイスを
用いることにより、高速の集積回路においても、保護回
路の時定数を小さくでき、遅延時間を低減することがで
きる。
In the present invention, instead of resistors used in conventional protection circuits, devices such as MOSFETs and junction FETs whose resistance value changes depending on the potential applied to the input terminal are used to realize high-speed integrated circuits. Also, the time constant of the protection circuit can be made small, and the delay time can be reduced.

また、このデバイスの底部に高濃度不純物層を設けるこ
とにより、基板の抵抗を低減して大きな電圧の印加時に
電流を基板に流れやすくするとともに、基板に少数キャ
リアが注入されるのを防止し、FETのラッチアップな
どの寄生効果を除くことができる。
In addition, by providing a highly concentrated impurity layer at the bottom of this device, it reduces the resistance of the substrate, making it easier for current to flow through the substrate when a large voltage is applied, and preventing minority carriers from being injected into the substrate. Parasitic effects such as FET latch-up can be eliminated.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明の実施例の保護回路の等価回路図であ
る。この回路図を用いて本発明の保護回路の動作を説明
する。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a protection circuit according to an embodiment of the present invention. The operation of the protection circuit of the present invention will be explained using this circuit diagram.

図において、1は入力端子、3は出力端子、4はPMO
3FETの基板、5はMOSFET、2はMOSFET
5のゲート端子である。MOSFET5の底部には、電
源もしくは接地端子に接続された高濃度N形不純物層が
設けられている。
In the figure, 1 is the input terminal, 3 is the output terminal, and 4 is the PMO
3FET board, 5 is MOSFET, 2 is MOSFET
This is the gate terminal of No. 5. A high concentration N-type impurity layer connected to a power supply or ground terminal is provided at the bottom of the MOSFET 5.

電源電圧を一5vとし、MOSFET5のゲート端子2
に電源電圧−5vを与え、基板を接地することによって
MOSFET5を導通している状態とする。集積回路の
入力端子へは出力端子3が接続されている。このMOS
FET5のしきい値電圧を■、とすると、この回路図か
ら、入力端子1に正の電位が加わるとダイオード4を通
して、接地された高濃度N形不純物層に電流が流れ、端
子1および3の電位の上昇を防ぐ。また、入力端子1に
加えられた電圧が大きく、このダイオード4によって電
流が十分流せないときにも、端子1と3とは交流的に接
地されたゲート電極によって遮蔽されているので、端子
1と端子3との結合容量はきわめて小さく、端子3に端
子1の電位が伝わることはない。
The power supply voltage is -5V, and the gate terminal 2 of MOSFET5
By applying a power supply voltage of -5V to the MOSFET 5 and grounding the substrate, the MOSFET 5 is made conductive. An output terminal 3 is connected to an input terminal of the integrated circuit. This MOS
Assuming that the threshold voltage of FET 5 is ■, from this circuit diagram, when a positive potential is applied to input terminal 1, a current flows through diode 4 to the grounded high concentration N-type impurity layer, and terminals 1 and 3 are Prevents potential rise. Furthermore, even when the voltage applied to the input terminal 1 is large and the current cannot flow sufficiently through the diode 4, the terminals 1 and 3 are shielded by the gate electrode which is AC grounded. The coupling capacitance with terminal 3 is extremely small, and the potential of terminal 1 is not transmitted to terminal 3.

一方、端子1に負の電位が印加されたときには、MOS
FET5のしきい電圧v工としテ(−5V−V、)まで
は端子1と3とは導通状態にあり、端子1の電位は端子
3に伝達される。端子1の電位がさらに負の電位になる
と、MOSFET5は遮断状態となり、端子1の電位は
端子3には伝達されなくなる。すなわち、端子1の電位
がO■から(−5V−Vl)の間にあるときのみ、端子
1と3とは瀉通し、この範囲以外の電圧に対してはこの
回路は非導通となるので保護回路として動作する。ここ
で、伝達したい信号電位の振幅に応じてvlを設定する
ことは言うまでもない。
On the other hand, when a negative potential is applied to terminal 1, the MOS
Terminals 1 and 3 are in a conductive state until the threshold voltage of FET 5 reaches (-5V-V), and the potential of terminal 1 is transmitted to terminal 3. When the potential of the terminal 1 becomes even more negative, the MOSFET 5 is cut off, and the potential of the terminal 1 is no longer transmitted to the terminal 3. In other words, only when the potential of terminal 1 is between O■ and (-5V-Vl), terminals 1 and 3 are passed through, and this circuit becomes non-conductive for voltages outside this range, so it is protected. Operates as a circuit. Here, it goes without saying that vl is set depending on the amplitude of the signal potential to be transmitted.

第2図は、第1図に示した保護回路の入力端子1に抵抗
を通して印加した電圧と出力端子3に現れた電圧との関
係を示す図である。入力の電位が一200■から200
vまで変化しても、出力端子3の電位は1vから一6■
までしか変化せず、良好な伝達特性を示している。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the voltage applied through a resistor to the input terminal 1 of the protection circuit shown in FIG. 1 and the voltage appearing at the output terminal 3. Input potential is from 1200 to 200
Even if the potential of output terminal 3 changes from 1v to -6■
It shows good transfer characteristics.

第3図は、第1図に示した回路を有する本発明の第1の
実施例の保護回路の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a protection circuit according to a first embodiment of the invention having the circuit shown in FIG.

図において、301はP形シリコン基板、302はP形
基板301に埋め込まれた高濃度N影領域、303は高
濃度N影領域302の上に形成された低濃度N影領域、
304は表面に形成された表面保護用および素子分離用
のシリコン酸化膜、305,306は高濃度P形ソース
、ドレイン領域、307,308はソース、トレインの
耐圧の向上を図るために形成された低濃度P形ソースー
ドレイン領域、309はゲート酸化1県、310はゲー
ト電極、312は高濃度N影領域302に接続された高
濃度N影領域、311は電極である。なお、図示はしな
いが、しきい電圧■1を制御するために、ゲート電極3
10の下のチャネル領域近傍にイオン打込みを行なうな
ど、従来のMOSFETの製作技術が用いられることは
言うまでもない。
In the figure, 301 is a P-type silicon substrate, 302 is a high concentration N shadow region embedded in the P type substrate 301, 303 is a low concentration N shadow region formed on the high concentration N shadow region 302,
304 is a silicon oxide film formed on the surface for surface protection and element isolation, 305 and 306 are high concentration P-type source and drain regions, and 307 and 308 are formed to improve the withstand voltage of the source and train. 309 is a gate oxidation region, 310 is a gate electrode, 312 is a high concentration N shadow region connected to the high concentration N shadow region 302, and 311 is an electrode. Although not shown, in order to control the threshold voltage 1, the gate electrode 3
Of course, conventional MOSFET fabrication techniques may be used, such as ion implantation near the channel region under 10.

このように構成された本実施例の保護回路によって、集
積回路の外部端子に過大な電圧が加わっても集積回路の
内部回路には伝達されず、回路の破損や特性の変化を防
止することができる。また。
With the protection circuit of this embodiment configured in this way, even if an excessive voltage is applied to the external terminal of the integrated circuit, it will not be transmitted to the internal circuit of the integrated circuit, thereby preventing damage to the circuit or change in characteristics. can. Also.

この保護回路は十分低い抵抗値を有し、時定数が小さい
ので1通常の電圧の印加時にはこの保護回路による遅延
時間は低減される。さらに、保護回路を構成するデバイ
スの底部に、電源もしくは接地端子に接続された高濃度
N影領域302を設けたことにより、基板301に少数
キャリアが注入されるのが防止でき、ランチアップ等の
寄生効果を防止できる。
Since this protection circuit has a sufficiently low resistance value and a small time constant, the delay time due to this protection circuit is reduced when a normal voltage is applied. Furthermore, by providing a high-concentration N shadow region 302 connected to the power supply or ground terminal at the bottom of the device constituting the protection circuit, it is possible to prevent minority carriers from being injected into the substrate 301, resulting in problems such as launch-up. Parasitic effects can be prevented.

第4図は、本発明の第2の実施例の保護回路の断面図で
ある。
FIG. 4 is a sectional view of a protection circuit according to a second embodiment of the present invention.

第3図に示した第1の実施例では、低濃度ソース、トレ
イン領域307.308を、高濃度ソース、ドレイン領
域305,306と同じ程度の深さになるように表面近
傍に形成しているが、本実施例では、これを深く形成し
たことに特徴がある。その他の構成は、第1の実施例と
同様である。すなわち、本実施例では、低濃度P形ソー
ス、トレイン領域407.408は深く、窩濃度N形領
域302に接して形成されており、これによりMOSF
ETのソース、ドレインと高濃度N影領域302との降
服電圧が適度に低下し、ソースもしくはドレインに負の
大きい電圧が印加されたときに、この低濃度P形ソース
、ドレイン領域407.408と高濃度N影領域302
との接合を通して電流が流れて、保護回路そのものの破
壊を防止する効果がある。また、低濃度P形ソース、ド
レイン領域407,408の厚さが増すので、MOSF
ETが導通しているときのソース。
In the first embodiment shown in FIG. 3, low concentration source and train regions 307 and 308 are formed near the surface to have the same depth as the high concentration source and drain regions 305 and 306. However, this embodiment is characterized in that it is formed deeply. The other configurations are the same as in the first embodiment. That is, in this embodiment, the low concentration P-type source and train regions 407 and 408 are formed deep and in contact with the hole concentration N-type region 302.
When the breakdown voltage between the source and drain of the ET and the high concentration N shadow region 302 is appropriately reduced and a large negative voltage is applied to the source or drain, the low concentration P type source and drain regions 407 and 408 High density N shadow area 302
Current flows through the junction, which has the effect of preventing destruction of the protection circuit itself. Furthermore, since the thickness of the low concentration P-type source and drain regions 407 and 408 increases, the MOSFET
Source when ET is conducting.

ドレイン間の伝導度を上げる効果もある。このためには
、領域407,408はゲート電極310に十分小なっ
て形成されることが望ましい。
It also has the effect of increasing the conductivity between the drains. For this purpose, it is desirable that the regions 407 and 408 be formed to be sufficiently smaller than the gate electrode 310.

第5図は、本発明の第3の実施例の保護回路の断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view of a protection circuit according to a third embodiment of the present invention.

第3図、第4図に示した第1および第2の実施例では、
保護回路を構成するデバイスにMOSFETを用いたが
1本実施例では接合形のFETを用いたことに特徴があ
る。P形シリコン基板301に高a度N形領域302、
表面保護用および素子分離用のシリコン酸化膜304、
低濃度P影領域503、接続用高濃度N影領域512、
P形ソース、ドレイン領域505,506を形成して電
極511が設けである。
In the first and second embodiments shown in FIGS. 3 and 4,
Although MOSFETs were used as devices constituting the protection circuit, this embodiment is characterized by the use of junction type FETs. A high-a degree N-type region 302 on a P-type silicon substrate 301,
silicon oxide film 304 for surface protection and element isolation;
Low density P shadow area 503, high density N shadow area 512 for connection,
P-type source and drain regions 505 and 506 are formed and electrodes 511 are provided.

第3図、第4図の実施例と比較して、本実施例は、ゲー
ト電極を有しないのが特徴である。この構造は、バイポ
ーラ集積回路において抵抗を製作する工程によって形成
可能であり、保護回路作製のために、隻積回路の製作工
程が増加することがない。
Compared to the embodiments shown in FIGS. 3 and 4, this embodiment is characterized in that it does not have a gate electrode. This structure can be formed by the process of fabricating a resistor in a bipolar integrated circuit, and the fabrication process of an integrated circuit is not increased to fabricate the protection circuit.

すなわち、接合形のFETを用いると、MOSFETを
用いた場合に比べて製作が簡単になる長所がある。この
保護回路では高濃度N影領域512によって接合形FE
Tを取り囲み、P影領域505゜506が高濃度N影領
域302に対して順方向になって低濃度P影領域503
にキャリアが注入されても基板301へは、流出しない
構造になっている点にも特徴がある。
That is, the use of a junction type FET has the advantage that manufacturing is easier than when a MOSFET is used. In this protection circuit, the junction type FE is
Surrounding T, P shadow areas 505 and 506 are in the forward direction with respect to the high density N shadow area 302, and form a low density P shadow area 503.
Another feature is that the structure is such that even if carriers are injected into the substrate 301, they do not flow out to the substrate 301.

第6図は、本発明の第4の実施例の保護回路の断面図で
ある。
FIG. 6 is a sectional view of a protection circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

第5図では、接合形FETの高濃度P形ソース、ドレイ
ン領域505,506を高濃度N影領域512で取り囲
んだが5本実施例では、その間に高濃度P影領域513
.514を設け、高濃度P影領域505.506がN影
領域302に対して順方向に電圧が印加されたときに、
P影領域513.514によって注入されたキャリアを
吸収する点に特徴がある。このためには、P影領域51
3.514はN影領域302と同電位になるように接続
することが望ましい。
In FIG. 5, the high-concentration P-type source and drain regions 505 and 506 of the junction FET are surrounded by the high-concentration N shadow region 512, but in the fifth embodiment, there is a high-concentration P shadow region 513 between them.
.. 514 is provided, and when a voltage is applied in the forward direction to the high concentration P shadow region 505 and 506 with respect to the N shadow region 302,
It is characterized in that the injected carriers are absorbed by the P shadow regions 513 and 514. For this purpose, P shadow area 51
3.514 is desirably connected to have the same potential as the N shadow region 302.

第5図、第6図では、第4図に示すように、高濃度P影
領域305.306の下に低濃度P影領域407.40
8を形成することは省略されているが、第4図と同様に
形成して降服電圧を制御できることは言うまでもない6 第7図は、本発明による保護回路の他の実施例の等価回
路図である。第1図ではMOSFETのみを保護回路と
して用いたが、入力端子にさらに大きい電圧が印加され
ると、この保護回路が破損することがある。これを防止
するために本実施例ではMOSFETのソース端子に抵
抗6を接続したことを特徴とする。この抵抗6の抵抗値
は50オームから200オ一ム程度が遅延時間の増加を
防ぐうえで、また、保護回路の破損を防ぐうえで、好適
であった。
In FIGS. 5 and 6, as shown in FIG. 4, a low-density P shadow area 407.
8 is omitted, but it goes without saying that the breakdown voltage can be controlled by forming it in the same manner as in FIG. 4. 6 FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of another embodiment of the protection circuit according to the present invention. be. Although only a MOSFET is used as a protection circuit in FIG. 1, this protection circuit may be damaged if a larger voltage is applied to the input terminal. In order to prevent this, this embodiment is characterized in that a resistor 6 is connected to the source terminal of the MOSFET. The resistance value of this resistor 6 was preferably about 50 ohms to 200 ohms in order to prevent an increase in delay time and to prevent damage to the protection circuit.

なお、本発明による保護回路を2個直列接続して用いる
こと、また、従来の保護回路と直列接続して用いること
により、さらに保護回路としての効果が上がることは言
うまでもない。ただしこのときには、従来の保護回路の
時定数は十分小さく選ぶことが望ましい。
It goes without saying that the effectiveness of the protection circuit can be further improved by connecting two protection circuits according to the present invention in series, or by using them in series with a conventional protection circuit. However, in this case, it is desirable to select the time constant of the conventional protection circuit to be sufficiently small.

また、以上の実施例では、入力信号端子の保護回路につ
いて述へたが、抵抗を適当に設計すれば電源端子などに
も用い得ること、また、P形MO5FET、P形接合形
F E T 1.−1+fiらずN形MO3FET、N
形接合形FETを用いても同様の効果を発揮できること
、さらに、デバイスの底部に形成する高濃度不純物層の
形成には、良く知られたバイポーラLSIで用いられる
熱拡散法あるいはイオン打込み法の代わりに、高エネル
ギーのイオン打込み法によって形成すれば、より簡単に
、がつ廉価に形成できる。
Furthermore, in the above embodiments, the protection circuit for the input signal terminal was described, but if the resistor is designed appropriately, it can also be used for the power supply terminal, etc. .. -1+fi N type MO3FET, N
The same effect can be achieved even when using a bipolar junction type FET, and furthermore, the highly concentrated impurity layer formed at the bottom of the device can be formed using the thermal diffusion method or ion implantation method used in well-known bipolar LSIs. However, if it is formed using a high-energy ion implantation method, it can be formed more easily and at a much lower cost.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、集積回路の外部
端子に過大な電圧が加わっても集積回路の内部回路には
伝達されず、回路の破損や特性の変化を防止することが
でき、通常の電圧が印加されたときにはこの保護回路は
十分低い抵抗値を有するので時定数は小さく、この保護
回路による遅延時間は低減される効果がある。また、保
護回路を構成するデバイスの底部に電源もしくは接地端
子に接続された高濃度不純物層を有することにより、基
板に少数キャリアが注入されるのが防止でき、ラッチア
ップ等の寄生効果を防止できる効果がある。
As explained above, according to the present invention, even if an excessive voltage is applied to the external terminal of an integrated circuit, it is not transmitted to the internal circuit of the integrated circuit, and damage to the circuit or change in characteristics can be prevented. When a normal voltage is applied, this protection circuit has a sufficiently low resistance value, so the time constant is small, and the delay time due to this protection circuit is effectively reduced. In addition, by having a highly concentrated impurity layer connected to the power supply or ground terminal at the bottom of the device that constitutes the protection circuit, it is possible to prevent minority carriers from being injected into the substrate, thereby preventing parasitic effects such as latch-up. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の保護回路の等価回路図、第
2図は第1図の保護回路の入力電圧と出力電圧との関係
を示す図、第3図〜第6図はそれぞれ本発明の第1〜第
4の保護回路を集積回路に組み込んだときの保護回路の
断面図、第7図は本発明の別の実施例の保護回路の等価
回路図である。 1・・・入力端子     2・・・ゲート端子3・・
・出力端子 4・・・ダイオード 5・・・MOSFET 301・・・P形シリコン基板 302・・・高濃度N影領域 303・・・低濃度N影領域 304・・・表面保護シリコン酸化膜 305.306,505,506・・・高濃度P形ソー
ス、ドレイン領域 307.308・・・低濃度P形ソース、ドレイン領域
309・・ゲート酸化膜 310・・・ゲート電極 311、511・・・電極 312.512・・・高濃度N影領域 407.408・・・低濃度P影領域 503・・・低濃度P影領域
Fig. 1 is an equivalent circuit diagram of a protection circuit according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the relationship between input voltage and output voltage of the protection circuit of Fig. 1, and Figs. 3 to 6 are respectively FIG. 7 is a sectional view of the protection circuit when the first to fourth protection circuits of the present invention are incorporated into an integrated circuit, and FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the protection circuit of another embodiment of the present invention. 1...Input terminal 2...Gate terminal 3...
- Output terminal 4...Diode 5...MOSFET 301...P type silicon substrate 302...High concentration N shadow region 303...Low concentration N shadow region 304...Surface protection silicon oxide film 305. 306, 505, 506... High concentration P type source, drain region 307. 308... Low concentration P type source, drain region 309... Gate oxide film 310... Gate electrode 311, 511... Electrode 312 .512...High density N shadow area 407.408...Low density P shadow area 503...Low density P shadow area

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、集積回路の外部端子と集積回路の内部回路との間に
設けた半導体集積回路の保護回路において、上記外部端
子に加えられた電位によって抵抗値が変化するデバイス
が当該保護回路の入力端子と出力端子との間に設けてあ
り、上記入力端子に所定の範囲を有する電圧が加えられ
ているときには当該デバイスを通して上記外部端子と上
記内部回路とが電気的に接続され、所定の電圧以外の電
圧が加えられたときには上記外部端子と上記内部回路と
が電気的に遮断され、かつ上記デバイスの底部には電源
もしくは接地端子に接続された高濃度不純物層を有する
ことを特徴とする半導体集積回路の保護回路。 2、上記デバイスがゲート電極を有し、かつ該ゲート電
極は電源もしくは接地端子に接続されていることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路の保
護回路。
[Claims] 1. In a protection circuit for a semiconductor integrated circuit provided between an external terminal of the integrated circuit and an internal circuit of the integrated circuit, the device whose resistance value changes depending on the potential applied to the external terminal is the device concerned. is provided between an input terminal and an output terminal of the protection circuit, and when a voltage having a predetermined range is applied to the input terminal, the external terminal and the internal circuit are electrically connected through the device, When a voltage other than a predetermined voltage is applied, the external terminal and the internal circuit are electrically cut off, and the bottom of the device has a highly concentrated impurity layer connected to a power supply or a ground terminal. A protection circuit for semiconductor integrated circuits. 2. The protection circuit for a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the device has a gate electrode, and the gate electrode is connected to a power supply or a ground terminal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04127832A (en) * 1990-02-06 1992-04-28 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Circuit protection network for the isdn equipment
JPH05267658A (en) * 1992-02-19 1993-10-15 Nec Corp Cmos semiconductor integrated circuit
JP2009238936A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Nec Electronics Corp Semiconductor device and method of manufacturing same

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