JPS63301557A - 相補型ｍｉｓ集積回路の保護回路 - Google Patents
相補型ｍｉｓ集積回路の保護回路Info
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- JPS63301557A JPS63301557A JP62137487A JP13748787A JPS63301557A JP S63301557 A JPS63301557 A JP S63301557A JP 62137487 A JP62137487 A JP 62137487A JP 13748787 A JP13748787 A JP 13748787A JP S63301557 A JPS63301557 A JP S63301557A
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- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title abstract 7
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 2
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、ＣＭＯＳ回路等の相補型ＭＩＳ（ＭｅＬａｌ
Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
）集積回路の保護回路に関し、特に、逆方向耐圧及びブ
レークダウン後の抵抗を小さくできるようにした保護回
路に関する。
Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
）集積回路の保護回路に関し、特に、逆方向耐圧及びブ
レークダウン後の抵抗を小さくできるようにした保護回
路に関する。
［従来の技術］
従来、例えば静電気ストレスからの電源端子の保護及び
ネットワーク化を図るための保護回路は、第６図に示す
ように、チップ１の内部回路２の高電位側電源端子３と
低電位側電源端子４との間にＰＮ接合ダイオード５を逆
方向接続して構成するのが一般的であった。
ネットワーク化を図るための保護回路は、第６図に示す
ように、チップ１の内部回路２の高電位側電源端子３と
低電位側電源端子４との間にＰＮ接合ダイオード５を逆
方向接続して構成するのが一般的であった。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、上述した従来の保護手段では、ＰＮ接合
ダイオード５の逆方向耐圧が高いため、高電位電源端子
３を高電位とする高い電界が印加された場合には、保護
素子として十分に機能しないという欠点があった。しか
も、ＰＮ接合ダイオードは、ブレークダウン後の直列抵
抗が高いことからも保護能力が低いという欠点があった
。
ダイオード５の逆方向耐圧が高いため、高電位電源端子
３を高電位とする高い電界が印加された場合には、保護
素子として十分に機能しないという欠点があった。しか
も、ＰＮ接合ダイオードは、ブレークダウン後の直列抵
抗が高いことからも保護能力が低いという欠点があった
。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって
、ＰＮ接合ダイオードに代り、逆方向耐圧が低く、ブレ
ークダウン後の直列抵抗も小さい相補型ＭＩＳ集積回路
の保護回路を提供することを目的とする。
、ＰＮ接合ダイオードに代り、逆方向耐圧が低く、ブレ
ークダウン後の直列抵抗も小さい相補型ＭＩＳ集積回路
の保護回路を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明に係る相補型ＭＩＳ集積回路の保護回路は、保護
素子として前述のＰＮ接合ダイオードの代りに、Ｎチャ
ネルＭＩＳ）−ランジスタによるダイオードを主体とし
て構成されている。
素子として前述のＰＮ接合ダイオードの代りに、Ｎチャ
ネルＭＩＳ）−ランジスタによるダイオードを主体とし
て構成されている。
即ち、本発明の保護回路は、ドレインが高電位側電源端
子に接続され、ソース及びバックゲートが低電位側電源
端子に接続されたＮチャネルＭＩＳ ＋−ランジスタを
備えた第１の手段と、上記ＮチャネルＭＩＳトランジス
タのゲートを前記低電位側電源端子の電位と同電位に保
つための第２の手段とを有している。
子に接続され、ソース及びバックゲートが低電位側電源
端子に接続されたＮチャネルＭＩＳ ＋−ランジスタを
備えた第１の手段と、上記ＮチャネルＭＩＳトランジス
タのゲートを前記低電位側電源端子の電位と同電位に保
つための第２の手段とを有している。
〔作用］
第２図は従来用いられていたＰＮ接合ダイオードと、本
発明で用いるＮチャネルＭＩＳトランジスタによるダイ
オード（以下、ＢＶＤＳＮダイオードと称す）の逆方向
電圧−電流特性である。通常、逆方向の耐圧はＰＮ接合
ダイオードのそれ（以下、Ｂ Ｖ Ｊと記す）とＢＶＤ
ＳＮダイオードのそれ（ＢＶＤＳ）とを比較すると、ド
レイン部ゲート近傍の電界集中のために、Ｂ Ｖ Ｄｓ
＜ Ｂ Ｖ Ｊなる関係が成立する。またＢＶＤＳＮダ
イオードは、逆方向ブレークダウン後、ドレインをコレ
クタ、ソースをエミッタ、バックゲートをベースとする
寄生ＮＰＮトランジスタがオンし、負性抵抗特性を示し
た後、極めて低インピーダンスの特性を示す。ダイオー
ドとしてのオン抵抗として見ると、同一面積でＢ■Ｄｓ
ＮダイオードがＰＮ接合ダイオードの１／１０〜１／２
０の抵抗値を示す。このため、ＢＶｏｓ、ダイオードは
、保護素子として要求される低インピーダンス及び低ク
ランプ電圧という点から、ＰＮ接合ダイオードに比して
はるかに優れた利点を有しており、保護能力を格段に向
上させることができる。また、保護回路のネットワーク
化という観点からいっても、電源間ダイオードの特性は
重要であり、上述の利点が集積回路の高信頼度化に大き
く帰与する。
発明で用いるＮチャネルＭＩＳトランジスタによるダイ
オード（以下、ＢＶＤＳＮダイオードと称す）の逆方向
電圧−電流特性である。通常、逆方向の耐圧はＰＮ接合
ダイオードのそれ（以下、Ｂ Ｖ Ｊと記す）とＢＶＤ
ＳＮダイオードのそれ（ＢＶＤＳ）とを比較すると、ド
レイン部ゲート近傍の電界集中のために、Ｂ Ｖ Ｄｓ
＜ Ｂ Ｖ Ｊなる関係が成立する。またＢＶＤＳＮダ
イオードは、逆方向ブレークダウン後、ドレインをコレ
クタ、ソースをエミッタ、バックゲートをベースとする
寄生ＮＰＮトランジスタがオンし、負性抵抗特性を示し
た後、極めて低インピーダンスの特性を示す。ダイオー
ドとしてのオン抵抗として見ると、同一面積でＢ■Ｄｓ
ＮダイオードがＰＮ接合ダイオードの１／１０〜１／２
０の抵抗値を示す。このため、ＢＶｏｓ、ダイオードは
、保護素子として要求される低インピーダンス及び低ク
ランプ電圧という点から、ＰＮ接合ダイオードに比して
はるかに優れた利点を有しており、保護能力を格段に向
上させることができる。また、保護回路のネットワーク
化という観点からいっても、電源間ダイオードの特性は
重要であり、上述の利点が集積回路の高信頼度化に大き
く帰与する。
［実施例］
次に本発明の実施例について、添付の図面を参照して説
明する。第１図は本発明の第１の実施例に係る保護回路
のブロック図である。保護回路１１はチップ１の内部回
路２の高電位側電源端子３と、低電位側電源端子４との
間に接続されている。この保護回路１１．は、ドレイン
が高電位側電源端子（Ｖｏｏ）３に接続され、ソース、
ゲート及びバックゲートが低電位側電源端子（Ｖｓｓ）
４に接続されたＮチャネルＭＩＳトランジスタ１２を有
する。この実施例においては、ＮチャネルＭＩＳトラン
ジスタ１２が第１の手段を構成し、同トランジスタ１２
のゲートと端子４との間の金属配線５が第２の手段を構
成している。
明する。第１図は本発明の第１の実施例に係る保護回路
のブロック図である。保護回路１１はチップ１の内部回
路２の高電位側電源端子３と、低電位側電源端子４との
間に接続されている。この保護回路１１．は、ドレイン
が高電位側電源端子（Ｖｏｏ）３に接続され、ソース、
ゲート及びバックゲートが低電位側電源端子（Ｖｓｓ）
４に接続されたＮチャネルＭＩＳトランジスタ１２を有
する。この実施例においては、ＮチャネルＭＩＳトラン
ジスタ１２が第１の手段を構成し、同トランジスタ１２
のゲートと端子４との間の金属配線５が第２の手段を構
成している。
このような保護回路１１においては、第２図に示したよ
うに、逆方向電圧が低く、ブレークダウン後のインピー
ダンスが低いので、保護素子として良好に機能する。
うに、逆方向電圧が低く、ブレークダウン後のインピー
ダンスが低いので、保護素子として良好に機能する。
第３図は本発明の第２の実施例を示す。第３図において
、第１図と同一物には同一符号を付して説明を省略する
。この実施例において、第２の手段としてトランジスタ
１２のゲートと低電位側電源端子４との間に接続された
抵抗体１３を用いることにより、静電気ストレス印加時
のゲート電界による破壊を防止している。抵抗体として
は、多結晶シリコン等の非接合型抵抗体、又は、ソース
・ドレイン拡散層、基板、若しくは反対導電型ウェル等
の接合型抵抗体を用いることができる。
、第１図と同一物には同一符号を付して説明を省略する
。この実施例において、第２の手段としてトランジスタ
１２のゲートと低電位側電源端子４との間に接続された
抵抗体１３を用いることにより、静電気ストレス印加時
のゲート電界による破壊を防止している。抵抗体として
は、多結晶シリコン等の非接合型抵抗体、又は、ソース
・ドレイン拡散層、基板、若しくは反対導電型ウェル等
の接合型抵抗体を用いることができる。
第４図に第３の実施例を示す。この実施例は、Ｎチャネ
ルＭ■Ｓトランジスタ１２のゲート・を、同−電源系の
インバータ１４により、高インピーダンス化し、かつ、
インバータ１４の入力を前述の抵抗体１３により保護し
た例である。
ルＭ■Ｓトランジスタ１２のゲート・を、同−電源系の
インバータ１４により、高インピーダンス化し、かつ、
インバータ１４の入力を前述の抵抗体１３により保護し
た例である。
第５図は本発明の第４の実施例を示すブロック図である
。この実施例では、第４図に示す回路１１に対し、更に
ＰチャネルＭＩＳトランジスタ１５と、そのゲート保護
用インバータ１６と、抵抗体１７とを追加している。Ｐ
チャネルＭＩＳＩ〜ランジスタ１５は、ソース及びバッ
クゲーｈか高電位側電源端子３に接続され、ドレインが
低電位側電源端子４に接続されている。
。この実施例では、第４図に示す回路１１に対し、更に
ＰチャネルＭＩＳトランジスタ１５と、そのゲート保護
用インバータ１６と、抵抗体１７とを追加している。Ｐ
チャネルＭＩＳＩ〜ランジスタ１５は、ソース及びバッ
クゲーｈか高電位側電源端子３に接続され、ドレインが
低電位側電源端子４に接続されている。
この回路によれば、ＰチャネルＭ Ｉ Ｓ ？−ランジ
スタ１５によるダイオード（以下、ＢＶｏｓｐダイオー
ドと称す）が並列に入るため、逆方向のストレスが加わ
った場合、まず、ＢＶＤＳＮダイオード及びＢＶＤＳＰ
ダイオードのうちのいずれか逆方向耐圧が低い方でクラ
ンプが可能となる。また、Ｐ型基板の場合、Ｎ型ウェル
をベースとするＰＮＰ縦形トランジスタも保護素子とし
て動作をし、Ｎ型基板の場合、Ｐ型ウェルをベースとす
るＮＰＮ縦形トランジスタも保護素子として動作しうる
ため、保護能力が更に一層向上するという利点がある。
スタ１５によるダイオード（以下、ＢＶｏｓｐダイオー
ドと称す）が並列に入るため、逆方向のストレスが加わ
った場合、まず、ＢＶＤＳＮダイオード及びＢＶＤＳＰ
ダイオードのうちのいずれか逆方向耐圧が低い方でクラ
ンプが可能となる。また、Ｐ型基板の場合、Ｎ型ウェル
をベースとするＰＮＰ縦形トランジスタも保護素子とし
て動作をし、Ｎ型基板の場合、Ｐ型ウェルをベースとす
るＮＰＮ縦形トランジスタも保護素子として動作しうる
ため、保護能力が更に一層向上するという利点がある。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、電源間の保護素
子として、ＮチャネルＭＩＳトランジスタをダイオード
として使用することにより、低クランプ電圧及び低オン
抵抗の保護能力を有し、従来に比して信頼度が著しく向
上した相補型ＭＩＳ集積回路を得ることができる。
子として、ＮチャネルＭＩＳトランジスタをダイオード
として使用することにより、低クランプ電圧及び低オン
抵抗の保護能力を有し、従来に比して信頼度が著しく向
上した相補型ＭＩＳ集積回路を得ることができる。
第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は従来のＰＮ接合ダイオードと本発明で用いるＮチャ
ネルＭＩ Ｓトランジスタを用いたダイオードの逆方向
電圧−電流特性図、第３図乃至第５図は本発明の第２乃
至第４の実施例を夫々示すブロック図、第６図は従来の
保護手段を示すブロック図である。 １；チップ、２；内部回路、３；高電位側電源端子、４
；低電位側電源端子、５．ＰＮ接合ダイオード、１１．
保護回路、１２；ＮチャネルＭＩＳトランジスタ（ＢＶ
ＤＳＮダイオ−トン、１３゜１７、抵抗体、１４，１６
；インバータ、１５：ＰチャネルＭＩＳトランジスタ（
ＢＶＤＳＰダイオード）
図は従来のＰＮ接合ダイオードと本発明で用いるＮチャ
ネルＭＩ Ｓトランジスタを用いたダイオードの逆方向
電圧−電流特性図、第３図乃至第５図は本発明の第２乃
至第４の実施例を夫々示すブロック図、第６図は従来の
保護手段を示すブロック図である。 １；チップ、２；内部回路、３；高電位側電源端子、４
；低電位側電源端子、５．ＰＮ接合ダイオード、１１．
保護回路、１２；ＮチャネルＭＩＳトランジスタ（ＢＶ
ＤＳＮダイオ−トン、１３゜１７、抵抗体、１４，１６
；インバータ、１５：ＰチャネルＭＩＳトランジスタ（
ＢＶＤＳＰダイオード）
Claims (8)
- （１）ドレインが高電位側電源端子に接続されソース及
びバックゲートが低電位側電源端子に接続されたＮチャ
ネルＭＩＳトランジスタを備えた第１の手段と、前記Ｎ
チャネルＭＩＳトランジスタのゲートを前記低電位側電
源端子と同電位に保つ第２の手段とを具備したことを特
徴とする相補型ＭＩＳ集積回路の保護回路。 - （２）前記第２の手段は、前記ＮチャネルＭＩＳトラン
ジスタのゲートと前記低電位側電源端子とを接続する金
属配線であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の相補型ＭＩＳ集積回路の保護回路。 - （３）前記第２の手段は、前記ＮチャネルＭＩＳトラン
ジスタのゲートと前記低電位側電源端子とを接続する抵
抗体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の相補型ＭＩＳ集積回路の保護回路。 - （４）前記抵抗体は、多結晶シリコン等の非接合型抵抗
体であることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載
の相補型ＭＩＳ集積回路の保護回路。 - （５）前記抵抗体は、ソースドレイン拡散層、基板、及
び反対導電型ウェルのいずれかによる接合型抵抗体であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の相補
型ＭＩＳ集積回路の保護回路。 - （６）前記第２の手段は、前記高電位側電源端子の電位
を反転させて、前記ＮチャネルＭＩＳトランジスタのゲ
ートに与えるインバータを有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の相補型ＭＩＳ集積回路の保護
回路。 - （７）前記第１の手段は、ソース及びバックゲートが高
電位側電源端子に接続されドレインが低電位側電源端子
に接続されたＰチャネルＭＩＳトランジスタを備え、か
つ前記第２の手段は、前記ＰチャネルＭＩＳトランジス
タのゲートを前記高電位側電源端子と同電位に保つ手段
を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の相補型ＭＩＳ集積回路の保護回路。 - （８）前記第２の手段は、前記高電位側電源端子の電位
を反転させて前記ＮチャネルＭＩＳトランジスタのゲー
トに与える第１のインバータと、前記低電位側電源端子
の電位を反転させて前記ＰチャネルＭＩＳトランジスタ
のゲートに与える第２のインバータとを備えたことを特
徴とする特許請求の範囲第７項に記載の相補型ＭＩＳ集
積回路の保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62137487A JPH0770609B2 (ja) | 1987-05-31 | 1987-05-31 | 相補型ｍｉｓ集積回路の保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62137487A JPH0770609B2 (ja) | 1987-05-31 | 1987-05-31 | 相補型ｍｉｓ集積回路の保護回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63301557A true JPS63301557A (ja) | 1988-12-08 |
| JPH0770609B2 JPH0770609B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=15199791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62137487A Expired - Lifetime JPH0770609B2 (ja) | 1987-05-31 | 1987-05-31 | 相補型ｍｉｓ集積回路の保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770609B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0653419A (ja) * | 1992-07-31 | 1994-02-25 | Kawasaki Steel Corp | 半導体装置の電源保護回路 |
-
1987
- 1987-05-31 JP JP62137487A patent/JPH0770609B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0653419A (ja) * | 1992-07-31 | 1994-02-25 | Kawasaki Steel Corp | 半導体装置の電源保護回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0770609B2 (ja) | 1995-07-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |