JPS6356957A - 保護回路 - Google Patents

保護回路

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JPS6356957A
JPS6356957A JP20300486A JP20300486A JPS6356957A JP S6356957 A JPS6356957 A JP S6356957A JP 20300486 A JP20300486 A JP 20300486A JP 20300486 A JP20300486 A JP 20300486A JP S6356957 A JPS6356957 A JP S6356957A
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JP
Japan
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diffusion layer
region
protection diode
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JP20300486A
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JPH0553075B2 (ja
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Susumu Nakakarumai
中軽米 進
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
    • H01L27/0255Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using diodes as protective elements

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積回路(以下、ICという)の静電気による
破壊を防止するための入出力保護回路に関する。
〔従来の技術〕
ICの静電気による破壊を防止するための入出力保護回
路はIC設計のうえで重要であり、従来種々の構造が考
えられてきた。例えは、第5図は従来の一般的な人力保
護回路の等価回路図であり、入力端子33より入力抵抗
34.入力配線37を介して論理回路38内のMO8t
界効果トランジスタのゲート電極等に接続さn1人力配
線37からは人力保護ダイオード35.36に介して、
そnぞfl、電源ライン■DD   接地ラインGND
に接続式nている。静電気が入力端子33に加わった時
には、この入力保護回路入力抵抗34及び入力保護ダイ
オード35.36を介して電荷が電源ライン■DDもし
くは接地ラインGNDに泥詐る。
入力保護が必要な時には通常電源ラインVDDや接地ラ
インGNDICは電位が与えられていないので、人力配
線37と電源ライン■DDもしくは接地ラインGNDと
の間の電位差は入力保護ダイオード35.36の降伏電
圧におてえらnて論理回路38内のも108電界効果ト
ランジスタを破壊から防ぐ。
では、入力抵抗34の抵抗が大きいほど、又、ダイオー
ド35,360接合面積が大きけnは大きいほど、静電
耐−itは大きくなるが入力抵抗34の抵抗とダイオー
ド35,36の寄生容量とによる時定数が大きくなり、
力作スピードが低下するなどの特性面への悪影響のため
、入力抵抗34の抵抗i直1.叉びダイオード35.3
6の接合面7慣はそf′Lはど大きくできない。
まx、、ICの出力部が第6図((示すよりに、M O
S電界効果トランジスタ4oのドレインが電源に凄dざ
葺ることなく出力端子41に叛αさnている。この出力
端子41にも静電気が加わってM(JS電界効果トラン
ジスタ40のドレイン接合全破壊することがあり、この
破壊を防止する保護回路として出力端子41と−y (
J S g界効果トランジスタ40のドレインとの間に
第5図の入力抵抗34と保護ダイオード35.36とか
らなる保護回路を挿入することが考えられる。しかしな
がら、第6図に示すような、オープンドレイン構造の場
合、MO8電界効果トランジスタ40のドレインとIC
の動作電源電位よりも高い電源電位vDDが与えらnる
配線との間にプルアップ抵抗39が接Vcgnるので、
出力端子41と電源ライン■DDとの間に保護ダイオー
ドを接続するとこの保護ダイオードが順方向バイアスさ
れることがあるので、このような保護ダイオードを接続
することができない。
〔問題点を解決する几めの手段〕
本発明によれば、入力端子に抵抗器を介して接続される
入力保護ダイオード領域もしくは出力端子に接続される
ドレイン領域に隣接してこむ、ら入力保護ダイオード領
域もしくはドレイン領域と同導電型領域を形成し、入力
端子もしくは出力端子に高電圧が静電気等によ、り加わ
った時この同導電型領域が入力保護ダイオード領域もし
くはドレイン領域に空乏層によって接続せしめらnる保
護回路を得る。
本発明によi′Lij’、通常動作時には同導電型領域
は人力保護ダイオード領域もしくはドレイン領域と離n
ているので動作スピードを低下せしめたり、プルアップ
抵抗を通して電流が流n7t+)することはない。高電
圧動作時rCは入力保護ダイオードは電流容量が増し、
保護効果がより高1g頼反になυ、またドレイン領域の
′シ圧は保護ダイオードで制限烙nることとなり十分な
保膿幼来金得ることができる。同導電型領域は十分大さ
くできるので保護動作時に保護回路が破壊ざ71.るこ
ともない。
〔芙施例〕
次VC1図面を参照して不発明をより詳細に説明する。
第1図は本発明の第1の芙施例の等画回路図、第2図は
その構造断回図である。入力端子1は入力抵抗2に接続
てれ、入力抵抗2は保護ダイオード3,4,5,6に接
伐埒nているが、通常入力時にはダイオード5,6は接
続ち壮ていない。かかる構造は第2図のように得ること
ができる。すなわち、N−基板18にP型の抵抗領域1
1とP−型のウェル領域17とP 型の拡散層7.8と
が形成でnているP 型の拡散id7,8は空乏、1d
15でつながる偏度(/c隣凄1れている。P−型のウ
ェル領域17中V?−はN+型の3敵、ijす、10と
が震乏層16でつながる4淀に隣接して形成さnている
。P+拡散j−7とN−基板18とで保護ダイオード4
を、P+拡散;ツ8とN−基板18とで保護ダイオード
Gt−iN+拡散)”49とP−ウェル領域17とで保
護ダイオード3を、N 拡散110とP−ウェル領域1
7とで保護ダイオード5をそ扛ぞ几形成している。入力
端子1は抵抗領域11に配線で接続11抵抗頂域11は
配線でP+拡散層7とN+拡散:!9とのみ接αさ牡て
いる。
入力端子1に通常の入力信号が加わつぇ場合P+拡散l
1ii7からの空乏層およびへ一拡散層からの空乏層1
6はそnそれP+拡散718やN+拡散層1゜に達しな
いようにしているので、入力保護ダイオード3,4のみ
が入力保護回路に加わっており、入力保護回路の時定数
は小さいので高い動作スピードが得られる。
一方、入力端1に正の高電圧が印加さnた場合にはN+
拡散層9と10とはP−型ウェル領域17の接合に発生
した空乏層16により、同電位となシ、等測的にダイオ
ード3と5とが接続さnたことになる。また、入力端子
1に負の高電圧が印加されfc場合にはP 拡散層7と
8とはN−基板18の接合に発生した空乏層15により
同電位となり、等測的にダイオード4と6とが接続さn
たことになる。この結果高電圧印加時には保護ダイオー
ドの電流容量が大きくなり、保j回路の耐圧が高くなる
。このP+拡散層7と8及びN+拡散層9と10とが高
電圧印加時にのみ、同電位となるように設計するのは空
乏層中の計算により、それぞ詐の領域7,8,9,10
の謎度間隔を決定すること(でより容易VC,設計でき
る。
第3図は本発明の出力保護回路に適用した第2の実施例
金示す等価回路図で、第4図はそnを実現した構造断面
図である。出力M、O8電界効果トランジスタ20のド
レインは直接出力端子21と7′ プルアップ抵抗28を介してクルアップ用の高電圧が与
えらnる電源ラインvDD′とに接αさnておシ、通常
動作時には保護ダイオード22 、23に出力端子21
に接沈嘔扛ていない。具体的にはN−基板31にP+型
拡散層24とP−漉ウエル領域30を有している。P 
型拡散層24とN−基板31とで保護ダイオード22?
形成している。
P−型ウェル領域30にはN+拡散1fi25,26゜
27.32金有し、N+拡散、1m 25はMO8電界
効果トランジスタのンース、N+拡散層26はMO8電
界効果トランジスタ20のドレインを形成し、N+拡散
層27とP−型ウェル領域30とで保護ダイオード23
テ形成し、N+拡散層32はプルアップ抵抗28金形成
しN+拡散層26と27とは空乏層29でつながる程度
に隣接配置てハている。ドレイン領域であるN+拡散層
26は出力1子21に接αされ、N+拡散層27とP+
拡散層24とが配線で接αでれている。N+拡散、11
32は出力端子21とプルアップ用の高い電位の与えら
れる電源ラインVDD とに接綬芒nていb0出力端子
21が正常動作し、通常の出力を生じている時にはN+
拡散層26はで拡散層27とは離間しておシ、出力に大
きな寄生浮量が・+EOわることはない。出力端子21
に正の大きなな圧が加わるとドレイン領域であるN 拡
散層26から空乏層29が伸張し、N+拡散層27につ
ながってN”%散層26と27と全同電位にする。N1
拡散層27はP 拡散5層242でつながっているので
、保護ダイオード22もしくは23の降伏により、N+
拡散1vii26とP−型のウェル領域30との間の電
位差全制限してMO3′JL界効果トランジスタを破壊
がら防ぐ。
〔発明の効二襲〕 以上説明し念ように、入出力保護ダイオードが高電圧印
加時にのみ、入出力部に接’rUifLるように構成す
ることにより、通常使用時は動FFスピードの低下等の
特性に悪影IJt及ぼすことはなく、静電気などに対し
耐量の高い入出力保吸回路全構成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例?示す等価回路図、第2
図は本発明の第1の実施例を実現する構造断面図、第3
図は本発明の第2の実施例を示す等価回路図、第4図は
本発明の第2の実施罰金実現する構造断面図、第5図は
従来の入力保護回路の回路図、第6図11従米のオープ
ンドレイン型出力部の等価回路図である。 1・・・・・・入力端子、2・・・・・・入力抵抗、3
,4,5゜6・・・・・・ダイオード、7,8.11・
・・・・P 拡散層、9.10・・・・・・N 拡散層
、15,16・・・・・・空乏層、17・・・・・・P
−型ウェル領域、18・・・・・・N−基板、20・・
・・・・MO8電界効果トランジスタ、21・・・・・
・出力端子、22,23・・・・・・ダイオード、24
・・・・・・P 拡散層、25,26,27.32・・
・・・・N 拡散層、28・・・・・・プルアップ抵抗
、29・・・・・・空乏層、30・・・・・・P−型ウ
ェル領域、31・・・・・N−基板、33・・・・・・
入力端子、34・・・・・・入力抵抗、35.36・・
・・・ダイオード、37・・・・・・入力配線、38・
・・・・・論理回路、39・・・・・・プルアップ抵抗
、40・・・・・・MO8電界効果トランジスタ、41
・・・・・・出カi子。 代理人 弁理士  内 原   晋。 Vo。 83区 発4図 萬5図 θNO 8ム図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力端子に接続される入力保護ダイオード領域もしくは
    出力端子に接続される拡散領域に隣接してこれら入力保
    護ダイオード領域もしくは前記拡散領域と同導電型領域
    を形成し、前記入力端子もしくは前記出力端子に高電圧
    が加わった時、該同導電型領域が前記入力保護ダイオー
    ド領域もしくはドレイン領域に空乏層によって接続せし
    められることを特徴とする保護回路。
JP20300486A 1986-08-28 1986-08-28 保護回路 Granted JPS6356957A (ja)

Priority Applications (1)

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JP20300486A JPS6356957A (ja) 1986-08-28 1986-08-28 保護回路

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JPS6356957A true JPS6356957A (ja) 1988-03-11
JPH0553075B2 JPH0553075B2 (ja) 1993-08-09

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02135774A (ja) * 1988-11-17 1990-05-24 Seiko Epson Corp 半導体装置
EP1287991A3 (en) * 2001-08-31 2003-09-10 Canon Kabushiki Kaisha Printhead and printing apparatus using said printhead

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