KR20060122184A - Ｅｓｄ 보호 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자에 외부의 정전기가 가해지는 것을 차단하기 위한 ESD 보호 소자에 관한 것이다.

본 발명의 ESD 보호 소자는, 입출력 패드에 채널의 일단이 연결되고, 접지전압단에 채널의 타단이 연결되는 ESD 모스트랜지스터; 상기 ESD 모스트랜지스터의 게이트에 채널의 일단이 연결되고, 접지전압단에 채널의 타단이 연결되는 포텐션 모스트랜지스터; 및 상기 포텐션 모스트랜지스터의 게이트에 일단이 연결되고 전원전압단에 타단이 연결되는 부하 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 ESD 보호 소자를 실시함에 따라, ESD 보호 소자의 트리거 전압이 낮아져서, 저전압 환경에서도 적절하게 동작하는 효과가 있다.

ESD, 정전기 차단, GGNMOS, 입출력 패드

Description

ＥＳＤ 보호 소자{ESD Protection Device}

도 1은 본 발명에 의한 ESD 보호 소자의 연결구조를 나타낸 회로도.

본 발명은 반도체 소자에 외부의 정전기가 가해지는 것을 차단하기 위한 ESD 보호 소자에 관한 것이다.

종래의 반도체 소자는 외부의 정전기를 차단하는 ESD 보호 소자로서 GGNMOS(Grounded Gate NMOS)를 구비한다. 한편, 반도체 제조기술이 sub나노 이하로 발전됨에 따라 소자의 동작 전압이 저전압화 되어가고 있는데, 기존의 GGNMOS를 이용한 ESD 보호 소자는 트리거 전압이 동작전압에 비해 너무 높고, 또한, 바이패스 시키는 전류의 용량이 작아 ESD 보호 기능이 충분하지 않았다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 저전압에서 ESD 차단 성능이 우수한 ESD 보호 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 ESD 보호 소자는, 입출력 패드에 채널의 일단이 연결되고, 접지전압단에 채널의 타단이 연결되는 ESD 모스트랜지스터; 상기 ESD 모스트랜지스터의 게이트에 채널의 일단이 연결되고, 접지전압단에 채널의 타단이 연결되는 포텐션 모스트랜지스터; 및 상기 포텐션 모스트랜지스터의 게이트에 일단이 연결되고 전원전압단에 타단이 연결되는 부하 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(실시예)

도 1에 도시한 바와 같은 본 실시예의 ESD 보호 소자는, 입출력 패드(20)에 채널의 일단이 연결되고, 접지전압단에 채널의 타단이 연결되는 ESD 모스트랜지스터(40); 상기 ESD 모스트랜지스터(40)의 게이트에 채널의 일단이 연결되고, 접지전압단에 채널의 타단이 연결되는 포텐션 모스트랜지스터(60); 및 상기 포텐션 모스트랜지스터(60)의 게이트에 일단이 연결되고 전원전압단에 타단이 연결되는 부하 저항(80)을 포함한다.

본 실시예에서는 상기 ESD 모스트랜지스터(40) 및 포텐션 모스트랜지스터(60)를 엔모스트랜지스터로 구현하였으므로, 상기 ESD 모스트랜지스터(40)의 드레인이 입출력 패드에 연결되고, 소스가 접지전압단에 연결되며, 상기 포텐션 모스트랜지스터(60)의 드레인이 ESD 모스트랜지스터(40)의 게이트에 연결되고, 소스가 접지전압단에 연결된다.

적당한 게이트 커패시터 전류값을 맞추기 위해, 상기 포텐션 모스트랜지스터(60)는 게이트 옥사이드의 두께를 60Å ~ 100Å으로 하는 것이 바람직하다.

부하 저항(80)은 폴리실리콘으로 제조하는 것이 제조 비용면에서 유리하며, 이 경우 부하 저항의 두께는 2000Å ~ 3000Å으로 하는 것이 안정적인 동작면에서 바람직하다.

본 실시예의 ESD 보호 소자에 따른 ESD 보호 동작을 설명하면 다음과 같다.

입출력 패드(20)에 비정상적인 정전기 전압인 ESD 전압이 가해지면, 입출력 패드(20)에 연결된 ESD 모스트랜지스터(40)의 드레인에도 ESD 전압이 인가된다. 이 상태에서 부하 저항을 통해 포텐션 모스트랜지스터(60)의 게이트에 전원전압이 가해지고 있는데, ESD 모스트랜지스터(40)에 전달된 ESD 전압은 아주 짧은 시간동안 게이트 커패시턴스를 통해 포텐션 모스트랜지스터(60)의 드레인을 따라 전류가 흐르게 된다. 이때 흐른 전류에 의해 ESD 모스트랜지스터(40)의 게이트에 약간의 전압이 발생하게 된다. 이때 발생한 약간의 전압은 ESD 모스트랜지스터(40)의 문턱전압보다 낮은 전압에서 흐르는 전류를 발생시키게 되고 이 전류에 의해 ESD 모스트랜지스터(40)의 기생 바이폴라 트랜지스터의 동작전압 즉, 트리거 전압을 낮추는 효과를 가져온다. 즉, 게이트 전압을 다소 높임으로써 BVDSS(Breakdown Voltage Drain to Source)를 낮추는 효과가 발생하는 것이다.

다시 말하면, 본 발명의 회로구성은 입출력 패드(20)를 통해 ESD 모스트랜지스터(40)에 ESD 전압이 인가되면, 포텐션 모스트랜지스터(60)의 드레인에 흐른 전류에 의해 약간의 전압이 발생하고, 이 약간의 전압이 ESD 모스트랜지스터(40)의 게이트 전압을 다소 상승시켜 ESD 모스트랜지스터(40)에 임계전압 이하의 낮은 전류가 발생하도록 한다. 상기 임계전압 이하의 낮은 전류는 결국 ESD 모스트랜지스터(40)의 트리거 전압을 낮추게 된다.

본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따른 ESD 보호 소자를 실시함에 따라, ESD 보호 소자의 트리거 전압이 낮아져서, 저전압 환경에서도 적절하게 동작하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 입출력 패드에 채널의 일단이 연결되고, 접지전압단에 채널의 타단이 연결되는 ESD 모스트랜지스터;

   상기 ESD 모스트랜지스터의 게이트에 채널의 일단이 연결되고, 접지전압단에 채널의 타단이 연결되는 포텐션 모스트랜지스터; 및

   상기 포텐션 모스트랜지스터의 게이트에 일단이 연결되고 전원전압단에 타단이 연결되는 부하 저항을 포함하는 ESD 보호 소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 포텐션 모스트랜지스터의 게이트 옥사이드의 두께는 60Å ~ 100Å인 것을 특징으로 하는 ESD 보호 소자.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부하 저항은,

   폴리실리콘으로 제조되는 것을 특징으로 하는 ESD 보호 소자.
4. 제3항에 있어서,

   상기 부하 저항의 두께는 2000Å ~ 3000Å인 것을 특징으로 하는 ESD 보호 소자.

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