KR20110012570A - Device for protecting from electro static discharge - Google Patents
Device for protecting from electro static discharge Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110012570A KR20110012570A KR1020090070346A KR20090070346A KR20110012570A KR 20110012570 A KR20110012570 A KR 20110012570A KR 1020090070346 A KR1020090070346 A KR 1020090070346A KR 20090070346 A KR20090070346 A KR 20090070346A KR 20110012570 A KR20110012570 A KR 20110012570A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- discharge
- internal terminal
- diode
- terminal
- esd
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
- H01L27/0251—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
- H01L27/0255—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using diodes as protective elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L27/04—Devices 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
Abstract
Description
본 발명은 정전기 방전 보호 소자에 관한 것으로 정전기 방전(Electro Static Discharge; ESD) 피크 전압(peak voltage)를 감소시킬 수 있는 정전기 방전 보호 소자에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic discharge protection device, and more particularly, to an electrostatic discharge protection device capable of reducing an electrostatic discharge (ESD) peak voltage.
일반적으로 전자 장치 내부에는 정전기 방전으로부터 내부 소자(예를 들어 IC 칩)들을 보호하기 위해 정전기 방전 보호 소자를 사용하고 있다. 정전기 방전 보호 소자는 정전기, 스위칭시의 과도 전류, 번개(또는 스파크)와 같이 높은 전압과 전류로부터 전자 장치(즉, 전자 시스템) 내의 전자 부품들(즉, 반도체 칩)을 보호한다. 만일 상기와 같은 정전기 방전이 전자 장치 내부 회로의 반도체 칩에 유입되는 경우 칩이 손상을 받게 되는 문제가 발생한다.In general, an electrostatic discharge protection device is used in an electronic device to protect internal devices (eg, IC chips) from electrostatic discharge. Electrostatic discharge protection devices protect electronic components (ie, semiconductor chips) in electronic devices (ie, electronic systems) from high voltages and currents, such as static electricity, transients during switching, and lightning (or sparks). If the electrostatic discharge is introduced into the semiconductor chip of the internal circuit of the electronic device, the chip may be damaged.
정전기 방전의 경우, 아주 짧은 시간 내에(예를 들어 수 나노 초 정도) 과도 전류가 유입되기 때문에 정전기 방전 보호소자의 응답속도가 매우 빨라야 한다. 즉, 정전기 방전 보호 소자의 응답 속도가 느릴 경우 미처 과도 전류를 처리하지 못하는 문제가 발생한다. In the case of electrostatic discharge, since the transient current flows in a very short time (for example, several nanoseconds), the response speed of the electrostatic discharge protection device must be very fast. That is, when the response speed of the electrostatic discharge protection device is slow, there is a problem that the transient current cannot be processed.
정전기 방전 보호소자로 높은 전압과 많은 양의 과도전류가 유입되는 경우, 이 전류를 효과적으로 제거하기 위해 종래에는 다수의 정전기 방전 보호용 다이오드를 연속으로 배치하였다. When a high voltage and a large amount of transient current flow into the electrostatic discharge protection device, a plurality of electrostatic discharge protection diodes are conventionally disposed in order to effectively remove this current.
따라서, 다수의 정전기 방전 보호용 다이오드를 입력 노드와 접지 사이에 연속으로 배치하게되면 미처리된 과도 전류를 추가 배치된 소자에 의해 처리됨으로 인해 전자 장치(전자 시스템)으로는 안정적인 전원을 제공하여 시스템 전체의 안정성을 증가시킬 수 있다. 이때, ESD 피크 전압의 경우 다이오드에 의한 전압 강하에 의해 낮아진다. Therefore, if multiple electrostatic discharge protection diodes are placed continuously between the input node and ground, the unprocessed transient current is processed by the additionally placed element, which provides stable power to the electronic device (electronic system). Stability can be increased. In this case, the ESD peak voltage is lowered by the voltage drop caused by the diode.
하지만, 다수의 정전기 방전 보호용 다이오드를 연속으로 배치하는 경우, 전체 장치의 제작 비용이 증가하게 되고, 단일 소자에 비하여 전자 장치 내에서 차지하는 면적이 넓어지는 단점이 있다. 또한, 다이오드에 의한 전압 강하가 미비하기 때문에 ESD 피크 전압을 감소시킴에는 그 한계가 있다. However, when a plurality of electrostatic discharge protection diodes are arranged continuously, the manufacturing cost of the entire device is increased, and the area occupied in the electronic device is wider than that of a single device. In addition, since the voltage drop caused by the diode is insignificant, there is a limit to reducing the ESD peak voltage.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 유입된 ESD를 다수의 방전 루트로 방전시킬 수 있는 단일 칩 소자를 제작하여 제작 비용과 소자가 차지하는 면적을 줄일 수 있으며, ESD 피크 전압 강하를 위한 회로 소자를 칩내에 추가하여 ESD 피크 전압을 감소시킬 수 있는 정전기 방전 보호 소자를 제공한다. Accordingly, the present invention can reduce the manufacturing cost and the area occupied by the device to fabricate a single chip device capable of discharging the introduced ESD to a plurality of discharge routes in order to solve the above problems, and to reduce the ESD peak voltage circuit Adding the device into the chip provides an electrostatic discharge protection device that can reduce the ESD peak voltage.
본 발명에 따른 제 1 내부 단자로 인가된 ESD 전하를 제 2 및 제 3 내부 단자 중 적어도 어느 하나의 단자로 인가하는 적어도 하나의 방전 소자 및 상기 방전 소자에 의해 상기 제 2 내부 단자로 인가된 ESD 전하의 적어도 일부를 상기 제 3 내부 단자로 배출하는 적어도 하나의 방전 다이오드를 구비하는 적어도 하나의 ESD 칩을 포함하되, 상기 방전 소자는, 상기 제 1 내부 단자와 상기 제 3 내부 단자 사이에 접속된 제 1 다이오드 및 상기 제 1 내부 단자와 상기 제 2 내부 단자 사이에 직렬 접속된 제 2 다이오드 및 저항을 포함하는 정전기 방전 보호 소자를 제공한다. At least one discharge element for applying the ESD charge applied to the first internal terminal to at least one of the second and third internal terminals and the ESD applied to the second internal terminal by the discharge element At least one ESD chip having at least one discharge diode for discharging at least a portion of charge to the third internal terminal, wherein the discharge element is connected between the first internal terminal and the third internal terminal; It provides a static discharge protection device comprising a first diode and a second diode and a resistor connected in series between the first internal terminal and the second internal terminal.
상기 방전 소자는 상기 제 1 내부 단자와 상기 제 2 내부 단자 사이에 직렬 접속된 상기 제 2 다이오드와 제 1 저항을 복수개 포함하고, 이들이 상기 제 1 내부 단자와 상기 제 2 내부 단자 사이에서 서로 병렬 접속될 수 있다. The discharge element includes a plurality of the second diode and a first resistor connected in series between the first internal terminal and the second internal terminal, and they are connected in parallel to each other between the first internal terminal and the second internal terminal. Can be.
상기 제 2 내부 단자는 제 1 전원 레일에 접속되고, 상기 제 3 내부 단자는 접지 레일에 접속되고, 제 4 내부 단자로 인가된 ESD 전하를 제 5 및 제 3 내부 단자 중 적어도 어느 하나의 단자로 인가하는 적어도 하나의 방전 소자; 및 상기 방전 소자에 의해 상기 제 5 내부 단자로 인가된 ESD 전하의 적어도 일부를 상기 제 3 내부 단자로 배출하는 적어도 하나의 방전 다이오드를 구비하는 적어도 하나의 ESD 칩을 포함하되, 상기 제 5 내부 단자는 제 2 전원 레일에 접속될 수 있다. The second internal terminal is connected to a first power rail, the third internal terminal is connected to a ground rail, and the ESD charge applied to the fourth internal terminal is transferred to at least one of the fifth and third internal terminals. At least one discharge element to be applied; And at least one ESD chip having at least one discharge diode for discharging at least a portion of the ESD charge applied by the discharge device to the fifth internal terminal to the third internal terminal, wherein the fifth internal terminal is provided. May be connected to the second power rail.
또한, 본 발명에 따른 입력 단자로 인가된 ESD 전하를 내부 방전 노드 및 접지 단자 중 적어도 어느 하나의 단자로 인가하는 적어도 하나의 방전 소자 및 상기 방전 소자에 의해 상기 방전 노드로 인가된 ESD 전하의 적어도 일부를 상기 접지 단자로 배출하는 적어도 하나의 방전 다이오드를 구비하는 적어도 하나의 ESD 칩을 포함하되, 상기 방전 소자는, 상기 입력 단자와 상기 접지 단자 사이에 접속된 제 1 다이오드 및 상기 입력 단자와 상기 내부 방전 노드 사이에 직렬 접속된 제 2 다이오드 및 저항을 포함하는 정전기 방전 보호 소자를 제공한다. Further, at least one discharge element for applying the ESD charge applied to the input terminal according to the present invention to at least one of an internal discharge node and a ground terminal, and at least one of the ESD charge applied to the discharge node by the discharge device. At least one ESD chip having at least one discharge diode for discharging a portion to the ground terminal, wherein the discharge element comprises: a first diode connected between the input terminal and the ground terminal; An electrostatic discharge protection device comprising a second diode and a resistor connected in series between internal discharge nodes is provided.
상기 방전 소자는 상기 입력 단자와 상기 내부 방전 노드 사이에 직렬 접속된 상기 제 2 다이오드와 저항을 복수개 포함하고, 이들이 상기 입력 단자와 상기 내부 방전 노드 사이에서 서로 병렬 접속될 수 있다. The discharge element includes a plurality of resistors and a second diode connected in series between the input terminal and the internal discharge node, which may be connected in parallel with each other between the input terminal and the internal discharge node.
또한, 본 발명에 따른 제 1 내부 단자로 인가된 ESD 전하를 제 2 및 제 3 내부 단자 중 적어도 어느 하나의 단자로 인가하는 적어도 하나의 방전 소자 및 상기 방전 소자에 의해 상기 제 2 내부 단자로 인가된 ESD 전하의 적어도 일부를 상기 제 3 내부 단자로 배출하는 적어도 하나의 방전 다이오드를 구비하는 적어도 하나의 ESD 칩을 포함하되, 상기 방전 소자는, 상기 제 1 내부 단자와 방전 노드 사이 에 직렬 접속된 적어도 하나의 저항과, 상기 저항의 일 단자와 제 3 내부 단자 사이에 접속된 적어도 하나의 제 1 다이오드 및 상기 방전 노드와 상기 제 2 내부 단자 사이에 접속된 제 2 다이오드를 포함하는 정전기 방전 보호 소자를 제공한다. In addition, at least one discharge element for applying the ESD charge applied to the first internal terminal according to the present invention to at least one of the second and third internal terminal and the second internal terminal by the discharge element At least one ESD chip having at least one discharge diode for discharging at least a portion of the charged ESD charge to the third internal terminal, wherein the discharge element is connected in series between the first internal terminal and a discharge node; At least one resistor and at least one first diode connected between one terminal of the resistor and a third internal terminal and a second diode connected between the discharge node and the second internal terminal; To provide.
상기 방전 소자는, 상기 제 1 내부 단자와 제 3 내부 단자 사이에 접속된 제 1-1 다이오드와, 상기 제 1 내부 단자와 제 1 방전 노드 사이에 접속된 제 1 저항과, 상기 제 1 방전 노드와 상기 제 3 내부 단자 사이에 접속된 제 1-2 다이오드와, 상기 제 1 방전 노드와 제 2 방전 노드 사이에 접속된 제 2 저항과, 상기 제 2 방전 노드와 상기 제 3 내부 단자 사이에 접속된 제 1-3 다이오드 및 상기 제 2 방전 노드와 상기 제 2 내부 단자 사이에 접속된 상기 제 2 다이오드를 포함하는 정전기 방전 보호 소자를 제공한다. The discharge element includes a 1-1 diode connected between the first internal terminal and a third internal terminal, a first resistor connected between the first internal terminal and the first discharge node, and the first discharge node. And a 1-2 diode connected between the third internal terminal, a second resistor connected between the first discharge node and the second discharge node, and a connection between the second discharge node and the third internal terminal. And a second diode connected between the first 1-3 diode and the second discharge node and the second internal terminal.
상기 방전 소자는, 상기 제 1 내부 단자와 제 3 내부 단자 사이에 접속된 제 1-1 다이오드와, 상기 제 1 내부 단자와 제 1 방전 노드 사이에 접속된 제 1 저항과, 상기 제 1 방전 노드와 상기 제 3 내부 단자 사이에 접속된 제 1-2 다이오드와, 상기 제 1 방전 노드와 제 2 방전 노드 사이에 접속된 제 2 저항과, 상기 제 2 방전 노드와 상기 제 3 내부 단자 사이에 접속된 제 1-3 다이오드 및 상기 제 1 방전 노드와 상기 제 2 내부 단자 사이에 접속된 상기 제 2 다이오드를 포함하는 것이 가능하다. The discharge element includes a 1-1 diode connected between the first internal terminal and a third internal terminal, a first resistor connected between the first internal terminal and the first discharge node, and the first discharge node. And a 1-2 diode connected between the third internal terminal, a second resistor connected between the first discharge node and the second discharge node, and a connection between the second discharge node and the third internal terminal. It is possible to include the first 1-3 diode and the second diode connected between the first discharge node and the second internal terminal.
상기 제 2 내부 단자는 전원 레일에 접속되고, 상기 제 3 내부 단자는 접지 레일에 접속되고, 상기 제 2 방전 노드가 상기 제 1 내부 단자에 접속될 수 있다. The second internal terminal may be connected to a power rail, the third internal terminal may be connected to a ground rail, and the second discharge node may be connected to the first internal terminal.
상술한 바와 같이 본 발명은 다수의 방전 소자에 의한 복수의 방전 루트를 형성하고, 방전 소자 내측에 저항을 배치시켜 ESD 피크 전압을 감소시킬 수 있다. As described above, the present invention can reduce the ESD peak voltage by forming a plurality of discharge routes by a plurality of discharge elements, and placing a resistor inside the discharge element.
또한, 본 발명은 다수의 방전 소자를 단일 몸체의 칩으로 제작하여 소자 제작 단가를 줄일 수 있고, 소자가 차지하는 면적을 줄일 수 있다. In addition, the present invention can reduce the manufacturing cost of the device by manufacturing a plurality of discharge devices in a single body of the chip, it is possible to reduce the area occupied by the device.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Like numbers refer to like elements in the figures.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전기 방전 보호 소자의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전기 방전 보호 소자의 회로도이다. 도 3 내지 도 6은 제 1 실시예의 변형예에 따른 정전기 방전 보호 소자의 회로도이다. 1 is a cross-sectional view of an electrostatic discharge protection device according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a circuit diagram of the electrostatic discharge protection device according to a first embodiment of the present invention. 3 to 6 are circuit diagrams of an electrostatic discharge protection device according to a modification of the first embodiment.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 정전기 방전 보호 소자는 ESD 보호 칩(100)과 ESD 보호 칩(100)을 봉지하는 패키지(200)를 구비한다. 1 and 2, the electrostatic discharge protection device according to the present embodiment includes an
여기서, 패키지(200)는 ESD 보호 칩(100)을 수납하는 패키지 몸체(210)와, 상기 ESD 보호 칩(100)에 전기적으로 접속되어 패키지 몸체(210)외측으로 연장된 다수의 외부 단자(220, 230, 240)를 구비한다. Here, the
본 실시예의 정전기 방전 보호 소자는 도 2에 도시된 바와 같이 외부 커넥터와 내부 칩 사이의 입력 노드에 위치하여 입력 노드로 인가되는 ESD를 접지 및/또는 전원 레일로 방전시킨다. 따라서, 패키지(200)는 상기 입력 노드에 접속된 입력 외부 단자(220)와, 전원 레일에 접속된 전원 접속 외부 단자(230)와 접지 레일에 접속된 접지 접속 외부 단자(240)를 구비한다. The electrostatic discharge protection device of this embodiment is located at an input node between an external connector and an internal chip as shown in FIG. 2 to discharge ESD applied to the input node to ground and / or power rails. Accordingly, the
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이 외부 단자(220, 230, 240)들은 패키지 몸체(210)의 외측에서 내측 방향으로 연장된다. 이를 통해 전기적 간섭을 줄일 수 있고, 와이어를 사용하지 않고도 외부 접속 단자를 제작할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 외부 단자들(220, 230, 240)이 패키지 몸체(210)의 하측면에 위치할 수도 있다. 이를 통해 패키지(200)의 실장을 용이하게 할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 별도의 와이어를 통해 상기 외부 단자(220, 230, 240)와 내부 ESD 칩(100) 간을 전기적으로 연결할 수도 있다. Here, as illustrated in FIG. 1, the
그리고, 이와 같은 패키지(200) 내부에 위치한 ESD 보호 칩(100)은 다수의 방전 루트를 갖는 ESD 보호 회로 몸체(110)와, 상기 ESD 보호 회로 몸체(110) 내의 방전 요소와 전기적으로 연결된 다수의 내부 단자(120, 130, 140)를 구비한다. In addition, the
ESD 보호 칩(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 입력 외부 단자(220)에 인가된 ESD를 다수의 방전 루트를 통해 전원 접속 외부 단자(230) 및/또는 접지 접속 외부 단자(240)로 방전시킨다. The
상기 내부 단자(120, 130, 140)는 상기 ESD 보호 회로 몸체(110)를 상기 입 력 외부 단자(220), 전원 접속 외부 단자(230) 및 접지 접속 외부 단자(240)에 각기 접속시키는 입력 내부 단자(120), 전원 접속 내부 단자(130) 및 접지 접속 내부 단자(140)를 구비한다. The
상기 ESD 보호 회로 몸체(110)는 반도체 기판 상에 형성된 다수의 방전 회로 소자를 구비한다. 이때, 내부 단자들(120, 130, 140)은 도 1에서는 ESD 보호 회로 몸체(110)의 상측면 상에 형성된다. 이를 통해 외부 단자들(220, 230, 240)과의 전기적 접속이 용이할 수 있다. The ESD
하지만, 이에 한정되지 않고, 상기 몸체는 다양한 변형이 가능하다. However, the present invention is not limited thereto, and the body may be variously modified.
예를 들어 내부 단자(120, 130, 140) 중 접지 접속 내부 단자(140)가 ESD 보호 회로 몸체(110)의 하측면에 형성될 수도 있다. 즉, 반도체 기판의 바닥면에 형성될 수 있다. 이를 통해 ESD 보호 칩(100)의 크기를 줄일 수 있고, 내부 단자들 간의 단락을 미연에 방지할 수 있다. 그리고, 하측면에 접지 접속 내부 단자(140)를 형성하여 칩의 효율을 증대시킬 수 있다. 또한, 표면 실장 기술을 통해 칩을 실장할 수도 있다. For example, the ground connection
상술한 바와 같은 구성의 ESD 보호 칩(100)의 접지 접속 내부 단자(140)는 접지 접속 외부 단자(240)에 의해 전자 장치의 내부 회로의 접지 레일에 접속된다. 그리고, 전원 접속 내부 단자(130)는 전원 접속 외부 단자(230)에 의해 전원 레일에 접속되고, 입력 내부 단자(120)는 입력 외부 단자(220)에 의해 커넥터와 내부칩 사이에 접속된다. 이때, 전원 레일에는 전원 전압(Vdd)이 인가되고, 접지 레일에는 접지 전압(Vgnd)가 인가된다. 이를 통해 ESD 보호 칩(100)은 커넥터로 부터 유입된 ESD를 효과적으로 제거하여 ESD에 의한 내부 칩의 손상을 방지할 수 있다. The ground connection
이러한 정전기 방전 보호 기능을 수행하는 ESD 보호 회로 몸체(110)는 입력 내부 단자(120)에 각기 접속되어 입력 내부 단자(120)로 유입된 ESD를 전원 접속 내부 단자(130) 및 접지 접속 내부 단자(140)로 각기 배출시키는 복수의 방전 소자(111, 112)와, 전원 접속 내부 단자(130) 및 접지 접속 내부 단자(140)에서 다수의 방전 소자(111, 112)와 병렬 접속된 적어도 하나의 방전 다이오드(D3 내지 D5)를 구비한다. 이와 같이 본 실시예에서는 다수의 방전 소자(111, 112)를 배치시킴으로 인해 입력 내부 단자(120)로 유입된 ESD의 방전 라인(즉, 루트)을 다수개로 할 수 있게 된다. 또한, 이를 통해 내부 칩으로 제공되는 피크 전압을 낮출 수 있다. 이는 ESD의 전류에 의한 피크 전압이 다수의 방전 소자(111, 112)에 의해 감소되기 때문이다. 더욱이 방전 소자(111, 112) 내의 저항에 의해 ESD 피크 전압을 감소시킬 수 있다. 또한, 방전 루트를 갖는 다수의 방전 소자(111, 112)를 단일 칩 내에 형성함으로 인해 기존의 단일 소자를 복수개 사용할때 보다 단가를 줄일 수 있다. The ESD
본 실시예에의 ESD 보호 회로 몸체(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 방전 소자(111, 112) 각각이 입력 내부 단자(120)에 접속되고, 제 1 및 제 2 방전 소자(111, 112)가 전원 접속 내부 단자(130)와 접지 접속 내부 단자(140) 사이에서 병렬 접속된다. In the ESD
이때, 제 1 방전 소자(111)는 입력 내부 단자(120)와 접지 접속 내부 단자(140) 사이에 접속된 제 1 다이오드(D1)와, 전원 접속 내부 단자(130)와 입력 내 부 단자(120) 사이에 직렬 접속된 제 2 다이오드(D2) 및 제 1 저항(R1)을 구비한다. In this case, the
여기서, 제 1 다이오드(D1)는 외부로부터 접지 전압(Vgnd)이하의 기저 전압의 정전기가 유입되는 경우 접지 접속 내부 단자(140)에서 입력 내부 단자(120) 방향으로 전하(즉, 전류)가 흐르도록 한다.Here, when the first diode D1 receives a static voltage of a ground voltage below the ground voltage Vgnd from the outside, a charge (that is, a current) flows from the ground connection
그리고, 제 2 다이오드(D2)는 외부로 부터 전원 전압 이상의 고전압의 정전기가 유입되는 경우 입력 내부 단자(120)에서 전원 접속 내부 단자(130) 방향으로 전하(즉, 전류)가 흐르도록 한다. 이때, 제 1 저항(R1)은 제 2 다이오드(D2)에 인가되는 ESD 피크 전압을 강하시킨다. 이를 통해 ESD 전압에 의한 내부 칩 손상을 방지할 수 있다. The second diode D2 allows charge (ie, current) to flow from the input
ESD 전압이 전원전압보다 높은 경우, 제 2 다이오드(D2)의 순방향 저항이 제 1 다이오드(D1)의 역방향 저항에 비해 낮다. ESD 전류는 제 2 다이오드(D2)를 통해 전원 레일과, 제 3 다이오드(D3) 내지 제 6 다이오드(D6)로 흐르게 된다. 이때, 입력 내부 단자(120)와 제 2 다이오드(D2) 사이에 제 1 저항(R1)이 있게 되면 입력된 ESD 전압의 피크값은 제 1 저항(R1)의 저항 값에 반비례하게 된다. 즉, 제 1 저항(R1)을 거치기 전에, 1옴(Ω)의 도선을 통해 ESD 전압 8000V로 입력이 되었고, 제 1 저항(R1)으로 10옴(Ω)을 설정했다고 하면, 입력된 피크전류는 제 1 저항(R1)을 거치기 전후가 같다. 따라서, I = 8000V/1Ω= X/10Ω 즉, X= R1을 거친 후의 ESD 피크 전압으로 800V로 줄어들게 된다. 따라서 높은 전압에 의한 ESD 데미지가 줄어들게 된다. 따라서, 제 1 저항의 추가에 의해 ESD 전압에 의한 내부 칩 손상을 크게 방지할 수 있다. When the ESD voltage is higher than the power supply voltage, the forward resistance of the second diode D2 is lower than the reverse resistance of the first diode D1. The ESD current flows through the second diode D2 to the power supply rail and the third diode D3 to the sixth diode D6. At this time, when the first resistor R1 is present between the input
그리고, 제 2 방전 소자(112) 또한, 앞선 제 1 방전 소자(111)의 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)와 제 1 저항(R1)에 대응하는 제 6 및 제 7 다이오드(D6, D7)와 제 2 저항(R2)을 구비한다. 이때, 제 6 및 제 7 다이오드(D6, D7)와 제 2 저항(R2)의 연결관계와 동작은 앞선 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)와 제 1 저항(R1)과 동일함으로 그 설명을 생략한다. In addition, the
또한, 본 실시예에의 ESD 보호 회로 몸체(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 전원 접속 내부 단자(130)와 접지 접속 내부 단자(140) 사이에 각기 접속된 제 3 내지 제 5 방전 다이오드(D3, D4, D5)를 구비한다. 이때, 제 3 내지 제 5 방전 다이오드(D3, D4, D5)는 각기 병렬 접속된다. 그리고, 제 3 내지 제 5 방전 다이오드(D3, D4, D5)는 제 1 및 제 2 방전 소자(111, 112)에 대해서도 각기 병렬 접속된다. In addition, the ESD
이때, 제 3 내지 제 5 방전 다이오드(D3, D4, D5)는 제 1 및 제 2 방전 소자(111, 112)로 부터 전원 접속 내부 단자(130)에 제공된 ESD 전하의 일부를 접지 레일로 배출한다. 이와 같이 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 방전 소자(111, 112)가 제 3 내지 제 5 방전 다이오드(D3, D4, D5)를 공유한다. 이를 통해 소자의 사이즈를 줄일 수 있으며, ESD 보호 칩(1000) 전체의 커패시턴스를 줄일 수 있다. In this case, the third to fifth discharge diodes D3, D4, and D5 discharge a part of the ESD charges provided to the power connection internal terminal 130 from the first and
그리고, 본 실시예에서는 상기 제 2 다이오드(D2)와 제 3 방전 다이오드(D3) 그리고, 제 5 방전 다이오드(D5)와 제 6 다이오드(D6)는 수직의 백 투 백 다이오드(vertical back-to-back diode) 구조 또는 측면의 백투백 다이오드(lateral back-to-back diode) 구조를 가질 수 있다. 즉, 두 다이오드가 서로 반대 방향으로 직렬 연결되도록 접속시키되 수직하게 접속시킨 수직의 백 투 백 다이오드 구조를 가질 수 있다. 이때, 수직으로 PNP 구조를 만든다. 또한, 두 다이오드가 서로 반대 방향으로 직렬 연결되도록 접속시키되 PNP를 N 웰 안에 P졍션을 인접하게 만들고 P졍선을 단자에 붙이면 결과적으로 전류 패스는 수평의 백 투 백 다이오드 구조를 가질 수 있다. In the present embodiment, the second diode D2, the third discharge diode D3, and the fifth discharge diode D5 and the sixth diode D6 are vertical back-to-back diodes. It may have a back diode structure or a lateral back-to-back diode structure. That is, the two diodes may have a vertical back-to-back diode structure connected to each other in series in the opposite direction but vertically connected thereto. At this time, the PNP structure is made vertically. In addition, when two diodes are connected in series in opposite directions, PNPs are placed adjacent to the P wells in the N well, and the P 졍 wires are attached to the terminals. As a result, the current path may have a horizontal back-to-back diode structure.
여기서, 제 1, 제 2, 제 6 및 제 7 다이오드(D1, D2, D6, D7) 그리고, 제 3 내지 제 5 다이오드(D3, D4, D5)로 PN 정션 다이오드, 쇼트킷 다이오드 및 제너 다이오드 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 그리고, 제 1, 제 2, 제 6 및 제 7 다이오드(D1, D2, D6, D7) 그리고, 제 3 내지 제 5 다이오드(D3, D4, D5)의 빌트인 전압(built-in-voltage)은 0.5 내지 0.9V 범위 내인 것이 효과적이고, 항복 전압(breakdown voltage)은 3 내지 12V 인 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 제 3 내지 제 5 다이오드(D3, D4, D5)각각의 항복 전압(Breakdown voltage)를 서로 다르게 설정할 수도 있다. 이를 통해 외부로 부터 유입된 ESD 특성에 따라 제 3 내지 제 5 다이오드 중 일부의 다이오드만이 항복 현상을 통해 ESD를 방전시킬 수 있다. Here, the first, second, sixth and seventh diodes (D1, D2, D6, D7) and the third to fifth diodes (D3, D4, D5) are selected from among PN junction diodes, short circuit diodes, and zener diodes. Either one can be used. The built-in voltages of the first, second, sixth and seventh diodes D1, D2, D6, and D7 and the third to fifth diodes D3, D4, and D5 are 0.5. It is effective to be in the range of 0.9 to 0.9V, and the breakdown voltage is preferably 3 to 12V. Of course, the present invention is not limited thereto, and the breakdown voltages of the third to fifth diodes D3, D4, and D5 may be set differently. As a result, only some of the third to fifth diodes may discharge the ESD through breakdown according to the ESD characteristics introduced from the outside.
하기에서는, 이와 같은 ESD 보호 칩(100)의 동작을 설명한다. Hereinafter, the operation of the
먼저, 시스템 외부에서 전원 전압(Vdd) 이상의 고전압의 정전기(즉, + 차지(charge))가 커넥터를 통해 ESD 보호 칩(100)의 입력 내부 단자(120)로 유입되는 경우를 살펴보면 다음과 같다. 유입된 ESD 전하는 제 1 방전 소자(111)의 제 2 다 이오드(D2)와 제 2 방전 소자(112)의 제 6 다이오드(D6)에 의해 분산되어 전원 접속 내부 단자(130)로 이동하게 된다. 여기서, 제 1 방전 소자(111)의 제 1 저항(R1)과 제 2 방전 소자(112)의 제 2 저항(R2)에 의해 유입된 ESD 전하는 전압 강하가 발생한다. 이를 통해 유입된 ESD의 피크 전압을 감소시킬 수 있다.First, a case in which a static electricity (that is, a + charge) having a high voltage greater than or equal to the power supply voltage Vdd from the system flows into the input
이때, 전원 접속 내부 단자(130)로 이동된 전하 중 제 3 내지 제 5 방전 다이오드(D3, D4, D5)의 항복 전압 이상의 전압을 가지는 전하는 제 3 내지 제 5 방전 다이오드(D3, D4, D5)에 의해 접지 레일로 전하가 배출된다. 그리고, 나머지 전하는 전원 접속 내부 단자(130)를 통해 전원 레일을 통해 배출된다. 여기서, 본 실시예에서는 유입된 ESD 전하가 제 1 저항(R1)과 제 2 다이오드(D2) 그리고, 제 2 저항(R2)과 제 6 다이오드(D6)에 의해 분산되어 전원 접속 내부 단자(130)로 제공되고, 전원 접속 내부 단자(130)에 제공된 전하가 다시 제 3 내지 제 5 방전 다이오드(D3, D4, D5)에 의해 분산되어 배출된다. 이를 통해 다수의 방전 소자가 방전 다이오드를 공유할 수 있어 ESD 전하를 효과적으로 방전시킬 수 있을 뿐 아니라 소자의 사이즈도 줄일 수 있다. 또한, ESD 피크 전압을 나출 수도 있다. At this time, the charges having a voltage equal to or higher than the breakdown voltage of the third to fifth discharge diodes D3, D4, and D5 among the charges transferred to the
또한, 상기와 같이 다수의 방전 다이오드를 공유함으로 인해 ESD 전류가 빠져나갈 통로가 많아져 정전기 방전 효과가 상승하게 된다. 여기서, 방전 다이오드의 개수는 한정되지 않고, 다양할 수 있다. In addition, by sharing a plurality of discharge diodes as described above, the passage for escaping the ESD current increases, thereby increasing the electrostatic discharge effect. Here, the number of discharge diodes is not limited, and may vary.
또한, 반대로 시스템 외부에서 접지 전압(Vgnd) 이하의 기저 전압의 정전기(즉, - 차지(charge))가 커넥터를 통해 ESD 보호 칩(100)의 입력 내부 단자(120)로 유입되는 경우는 다음과 같다. 기저 전압이 입력 내부 단자(120)에 제공되면 제 1 방전 소자(111)의 제 1 다이오드(D1)와 제 2 방전 소자(112)의 제 7 다이오드(D7)가 각기 순방향 다이오드로 동작한다. 이를 통해 접지 레일에서 전하를 입력 내부 단자(120)로 보충하게 된다. 따라서, 기저 전압의 정전기가 커넥터를 통해 유입되는 경우 내부 칩 내측으로는 접지 전압이 제공되게 된다. 이는 기저 전압 정전기가 접지 레일로 방전됨을 의미한다. On the contrary, when the static electricity (that is, -charge) of the ground voltage below the ground voltage Vgnd from the outside of the system flows into the input
이와 같이 본 실시예의 ESD 보호 칩(100)은 내부 칩으로 제공되는 신호(즉, 전압)를 전원 전압과 접지 전압 범위 내로 제한할 수 있다. As such, the
또한, 본 실시예의 ESD 보호 칩(100)은 상술한 설명에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. In addition, the
먼저, 도 3의 변형예에서와 같이 제 1 및 제 2 방전 소자(111, 112)의 구성중 전원 접속 내부 단자(130)와 입력 내부 단자(120) 사이에서 직렬 연결된 저항과 다이오드를 복수개 구비하고, 이 직렬 연결된 소자들이 서로 병렬 연결될 수 있다. 이를 통해 입력 내부 단자(120)로 유입되는 ESD 피크 전압을 더욱 낮출 수 있다. 그리고, 고전압 정전기의 방전 루트를 더욱 넓힐 수 있다.First, as shown in the modified example of FIG. 3, a plurality of resistors and diodes connected in series between the power supply connection
즉, 제 1 방전 소자(111)는 접속 내부 단자(130)와 입력 내부 단자(120) 사이에 직렬 접속된 제 2 다이오드(D2)와 제 1 저항(R1) 그리고, 제 9 다이오드(D9)와 제 3 저항(R3)을 구비한다. 그리고, 직렬 접속된 제 2 다이오드(D2) 및 제 1 저항(R1)과 직렬 접속된 제 9 다이오드(D9) 및 제 3 저항(R3)이 접속 내부 단자(130)와 입력 내부 단자(120) 사이에서 서로 병렬 접속된다. 물론 제 2 방전 소자(112) 또한, 상기 제 9 다이오드(D9)에 대응하는 제 10 다이오드(10)을 포함하고, 제 3 저항(R3)에 대응하는 제 4 저항(R4)를 구비한다. That is, the
또한, 도 3의 변형예에서와 같이 제 3 내지 제 5 방전 다이오드(D3, D4, D5)를 하나의 제 8 방전 다이오드(D8)로 통합할 수 있다. 이를 통해 제 1 및 제 2 방전 소자(111, 112)가 하나의 방전 다이오드를 공유하도록 할 수 있다. 이로 인해 더 작은 사이즈의 소자의 제작이 가능하고, ESD 보호 칩의 전체 커패시턴스를 줄일 수 있게 된다. In addition, as in the modified example of FIG. 3, the third to fifth discharge diodes D3, D4, and D5 may be integrated into one eighth discharge diode D8. As a result, the first and
이어서, 도 4의 변형예에서와 같이 제 1 및 제 2 방전 소자(111, 112)에 제공된 ESD 전하가 접지 레일로만 방전되도록 할 수 있다. 이를 통해 전원 접속 내부 단자(130)를 형성하지 않고, 제 1 및 제 2 방전 소자(111, 112) 그리고, 제 3 내지 제 5 방전 다이오드(D3, D4, D5)를 연결하는 연결 노드(N1)만을 형성할 수 있다. Subsequently, as in the modification of FIG. 4, the ESD charges provided to the first and
따라서, 상기 제 1 및 제 2 방전 소자(111, 112)는 외부의 ESD를 연결 노드(N1)와 접지 레일로 배출한다. 그리고, 이 연결 노드(N1)에 접속된 제 3 내지 제 5 방전 다이오드(D3, D4, D5)에 의해 연결 노드(N1)에 제공된 ESD 전하는 접지 레일로 배출된다. 이를 통해 내부 단자를 생략할 수 있어 소자를 단순화시킬 수 있다. Accordingly, the first and
또한, 도 5의 변형예에서와 같이 ESD 보호 칩(100) 내에는 각기 서로 다른 입력 단에 접속된 제 1 및 제 2 칩 회로(101, 102)를 구비한다. 이를 통해 본 변형예의 ESD 보호 칩(100)은 다수의 커넥터와 다수 전원을 사용하는 내부 칩을 ESD로부터 보호할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 및 제 2 칩 회로(101, 102) 각각의 내부 구조는 상술한 실시예와 변형예의 설명과 동일할 수 있음으로 생략한다.In addition, as in the modification of FIG. 5, the
또한, 도 6의 변형예에서와 같이 다수의 루트가 아닌 하나의 루트를 통해 외부 정전기를 방전시킬 수도 있다. 즉, 도 6의 변형예에서와 같이 ESD 보호 칩(100) 내에 입력 내부 단자(120), 전원 접속 내부 단자(130) 그리고, 접지 접속 내부 단자(140)에 접속된 하나의 방전 소자(111, 112)가 위치하고, 전원 접속 내부 단자(130)와 접지 접속 내부 단자(140) 사이에서 상기 방전 소자(111, 112)에 대하여 병렬 접속된 제 3 및 제 4 방전 다이오드(D3, D4)를 구비할 수도 있다. 이를 통해 소자를 단순화 할 수 있고, 소자 사이즈를 줄일 수 있다. In addition, as in the modification of FIG. 6, external static electricity may be discharged through one route instead of a plurality of routes. That is, as in the modified example of FIG. 6, one
상술한 설명에서는 방전 소자(111, 112)의 제 2 다이오드(D2) 및 제 6 다이오드(D6) 전에 저항이 위치함에 관해 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 저항이 제 1 다이오드(D1) 및 제 7 다이오드(D7)의 전단 또는 후단에 설치될 수도 있다. In the above description, the resistance is positioned before the second diode D2 and the sixth diode D6 of the
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 다양한 예시가 가능하다. 예를 들어 방전 소자의 제 1 다이오드을 복수개로 분리하고, 이들 간을 저항으로 연결할 수 있다. 이를 통해 기저 전압의 방전을 효과적으로 수행할 수 있고, 제 2 다이오드에 ESD가 인가되기 위해서는 저항을 거쳐야 함으로 ESD의 피크 전압이 낮아 질 수 있다. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various examples are possible. For example, a plurality of first diodes of the discharge element can be separated, and these can be connected by a resistor. As a result, the discharge of the base voltage can be effectively performed, and the peak voltage of the ESD can be lowered because the resistor must be passed in order to apply the ESD to the second diode.
하기에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전기 방전 보호 소자를 설명한다. 후술되는 설명중 상술한 제 1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 제 2 실시예의 기술 중 적어도 일부가 상기 제 1 실시예에 적용될 수 있다. Hereinafter, an electrostatic discharge protection device according to a second embodiment of the present invention will be described. The description overlapping with the above-described first embodiment will be omitted. At least some of the techniques of the second embodiment can be applied to the first embodiment.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전기 방전 보호 소자의 단면도이고, 도 8은 제 2 실시예에 따른 정전기 방전 보호 소자의 회로도이다. 도 9 및 도 10은 제 2 실시예의 변형예에 따른 정전기 방전 보호 소자의 회로도이다. 7 is a cross-sectional view of the electrostatic discharge protection device according to the second embodiment of the present invention, Figure 8 is a circuit diagram of the electrostatic discharge protection device according to the second embodiment. 9 and 10 are circuit diagrams of an electrostatic discharge protection element according to a modification of the second embodiment.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 정전기 방전 보호 소자는 ESD 보호 칩(1000)과 ESD 보호 칩(1000)을 봉지하는 패키지(2000)를 구비한다. As shown in FIGS. 7 and 8, the electrostatic discharge protection device according to the present embodiment includes an
여기서, 패키지(2000)는 ESD 보호 칩(1000)을 수납하는 수납 공간을 갖는 패키지 몸체(2100)와, 패키지 몸체(2100) 외측으로 돌출된 입력 외부 단자(2200)와 전원 접속 외부 단자(2300) 그리고, 패키지 몸체(2100)의 수납 공간의 바닥면에서 패키지 몸체(2100) 외측으로 돌출된 접지 접속용 외부 단자(2400)를 구비한다. Here, the
상기 ESD 보호 칩(1000)은 ESD 보호 회로 몸체(1100)와, ESD 보호 회로 몸체(1100)의 상부면에 형성된 입력 내부 단자(1200)와 전원 접속 내부 단자(1300) 그리고, 상기 ESD 보호 회로 몸체(1100)의 바닥면에 형성된 접지 접속 내부 단자(1400)를 구비한다.The
입력 내부 단자(1200)는 입력 외부 단자(2200)에 접속되고, 전원 접속 내부 단자(1300)는 전원 접속 외부 단자(2300)에 접속되며, 접지 접속 내부 단자(1400)는 접지 접속 내부 단자(2400)에 접속된다. 도 1에 도시된 바와 같이 상기 입력 외부 단자(2200)와 전원 접속 외부 단자(2300)는 와이어를 통해 입력 내부 단자(1200)와 접지 접속 내부 단자(1300)에 접속된다. The input
이를 통해 커넥터로 부터 유입된 ESD를 효과적으로 제거하여 ESD에 의한 내부 칩의 손상을 방지할 수 있다. This effectively removes the ESD from the connector and prevents damage to the internal chip by the ESD.
이러한 정전기 방전 보호 기능을 수행하는 ESD 보호 회로 몸체(1100)는 도 2 에 도시된 바와 같이 입력 내부 단자(1200), 전원 접속 내부 단자(1300) 및 접지 접속 내부 단자(1400)에 접속되어, 입력 내부 단자(1200)로 인가된 ESD를 전원 접속 내부 단자(1300) 및 접지 접속 내부 단자(1400) 중 적어도 어느 한 단자로 방전하는 다수의 방전 소자(1110, 1120)를 구비한다. 그리고, 전원 접속 내부 단자(1300)와 접지 접속 내부 단자(1400) 사이에서 상기 다수의 방전 소자(1110, 1120)에 병렬 접속된 적어도 하나의 방전 다이오드(D3, D4, D5)를 구비한다. The ESD
본 실시예에서는 2개의 방전 소자 즉, 제 1 및 제 2 방전 소자(1110, 1120)를 구비한다. 그리고, 이 두개의 방전 소자(1110, 1120)가 상기 방전 다이오드(D3, D4, D5)를 공유한다. In the present embodiment, two discharge elements, that is, the first and
이러한 방전 소자(1110, 1120)는 입력 내부 단자(1200)와 방전 노드 사이에 직렬 접속된 다수의 저항과, 저항들의 일 단자와 접지 접속 내부 단자(1400) 사이에 접속된 다수의 다이오드와, 상기 방전 노드와 전원 접속 내부 단자(1300) 사이에 접속된 다이오드를 포함한다. The
제 1 방전 소자(1110)는 앞서 설명한 것과 도 8에 도시된 바와 같이 입력 내부 단자(1200), 전원 접속 내부 단자(1300) 및 접지 접속 내부 단자(1400)에 접속된다. 이러한 제 1 방전 소자(1110)의 구성을 도 8에 도시된 회로도를 중심으로 설명한다. 제 1 방전 소자(1110)는 입력 내부 단자(1200)와 접지 접속 내부 단자(1400) 사이에 접속된 제 1-1 다이오드(D1-1)와, 입력 내부 단자(1200)와 제 1 방전 노드(Q1-a) 사이에 접속된 제 1-1 저항(R1-1)과, 제 1 방전 노드(Q1-a)와 접지 접속 내부 단자(1400) 사이에 접속된 제 1-2 다이오드(D1-2)와, 제 1 방전 노 드(Q1-a)와 제 2 방전 노드(Q2-a) 사이에 접속된 제 1-2 저항(R1-2)과, 제 2 방전 노드(Q2-a)와 접지 접속 내부 단자(1400) 사이에 접속된 제 1-3 다이오드(D1-3) 그리고, 제 2 방전 노드(Q2-a)와 전원 접속 내부 단자(1300) 사이에 접속된 제 2 다이오드(D2)를 구비한다. The
여기서, 제 1-1 다이오드(D1-1), 제 1-2 다이오드(D1-2) 및 제 1-3 다이오드(D1-3)는 각기 입력 내부 단자(1200), 제 1 방전 노드(Q1-a) 및 제 2 방전 노드(Q2-a)에 접지 전압(Vgnd) 이하의 기저 전압의 정전기가 유입되는 경우 이를 접지 접속 내부 단자(1400)로 방전시킨다. 본 실시예에서와 같이 기저 전압의 정전기를 방전하기 위한 다이오드를 분리함으로 인해 다양한 레벨의 기저 전압의 정전기를 효과적으로 방전시킬 수 있다. Here, the first-first diode (D1-1), the first-second diode (D1-2), and the first-first diode (D1-3) are input
그리고, 제 2 다이오드(D2)는 입력 내부 단자(1200)에 전원 전압(Vdd) 이상의 고전압 정전기가 유입되는 경우, 이를 전원 접속 내부 단자(1300) 및 접지 접속 내부 단자(1400)로 방전시킨다. When the high voltage static electricity of the power supply voltage Vdd or more flows into the input
이때, 제 1-1 저항(R1-1)과 제 1-2 저항(R1-2)은 입력 내부 단자(1200)로 유입된 ESD의 피크 전압을 감소시키는 역할을 한다. 이를 통해 제 1-2 다이오드(D1-2) 및 제 1-3 다이오드(D1-3) 그리고, 제 2 다이오드(D2)로 제공되는 ESD 피크 전압을 낮출 수 있다. 여기서, 제 1-1 저항(R1-1)과 제 1-2 저항(R1-2)은 입력 내부 단자(1200) 사이에서 직렬 접속된다. In this case, the 1-1 resistor R1-1 and the 1-2 resistor R1-2 reduce the peak voltage of the ESD flowing into the input
이와 같이 제 1-1 저항(R1-1)과 제 1-2 저항(R1-2)에 의해 ESD의 피크 전압이 감소함으로 인해 상기 제 1-1 다이오드(D1-1), 제 1-2 다이오드(D1-2) 및 제 1- 3 다이오드(D1-3)는 각기 다른 항복 전압을 갖는 것이 효과적이다. 이때, 제 1-1 다이오드(D1-1)의 항복 전압이 가장크고, 제 1-3 다이오드(D1-3)의 항복 전압이 가장 낮은 것이 효과적이다. As described above, since the peak voltage of the ESD is reduced by the 1-1 resistor R1-1 and the 1-2 resistor R1-2, the 1-1 diode D1-1 and the 1-2 diode It is effective that (D1-2) and the first-third diode (D1-3) have different breakdown voltages. At this time, it is effective that the breakdown voltage of the first-first diode D1-1 is the highest and the breakdown voltage of the first-first diode D1-3 is the lowest.
양 전위(+ bias)의 ESD 전압은 제 1-1 다이오드(D1-1) 내지 제 1-3 다이오드(D1-3)의 항복전압보다 높으므로 일부 입력전류는 제 1-1 다이오드(D1-1) 내지 제 1-3 다이오드(D1-3)의 역방향 전류로 방전된다. 그리고, 제 1-1 저항(R1-1) 내지 제 1-2 저항(R1-2)의 저항에 의해 ESD 피크 전압이 낮아진다. 이와 같이 누설된 전류와 낮아진 피크전압으로 인해, ESD 전압과 전류가 순방향 다이오드(즉, 제 2 다이오드(D2))를 통해 전원 접속 내부 단자(1300)로 방전되기에 앞서 크게 낮아지게 된다. 따라서, 제 2 다이오드(D2)에 인가되는 ESD 전압 및 전류 스트레스가 크게 낮아지게 된다. 따라서, 적은 접합(junction) 면적의 제 2 다이오드(D2)로도 충분한 ESD 내성을 지닐 수 있가. 제 2 다이오드(D2)의 크기를 작게할 수 있으므로 제 1 방전 소자의 내부 정전용량(internal capacitance)를 작게 만들 수 있다. Since the ESD voltage of the positive potential is higher than the breakdown voltage of the first-first diodes D1-1 to 1-3, the first to third diodes D1-3, some input currents may be applied to the first-first diode D1-1. ) To the reverse current of the first to third diodes D1-3. In addition, the ESD peak voltage is lowered by the resistances of the first-first resistors R1-1 to the first-second resistors R1-2. As a result of the leaked current and the lowered peak voltage, the ESD voltage and the current are significantly lowered before being discharged to the power connection internal terminal 1300 through the forward diode (ie, the second diode D2). Therefore, the ESD voltage and the current stress applied to the second diode D2 are significantly lowered. Thus, even with a small junction area, the second diode D2 can have sufficient ESD immunity. Since the size of the second diode D2 can be reduced, the internal capacitance of the first discharge element can be made small.
물론 제 2 방전 소자(1120)는 제 1 방전 소자(1110)와 동일 구성으로 제작된다. Of course, the
또한, 본 실시예은 상술한 설명에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. In addition, the present embodiment is not limited to the above description, and various modifications are possible.
먼저, 도 9에 도시된 변형예에서와 같이 제 1 방전 노드(Q1-a)와 전원 접속 내부 단자(1300) 사이에 제 2 다이오드(D2)가 접속될 수 있다. First, as in the modification illustrated in FIG. 9, the second diode D2 may be connected between the first discharge node Q1-a and the power connection
앞선 실시예에서는 입력 내부 단자(1200)에 인가된 ESD가 제 1-1 저항(R1-1)과 제 1-2 저항(R1-2)들에 의해 그 피크 전압이 강하된 다음 제 2 다이오드(D2)에 제공된다. 하지만, 본 변형예에서와 같은 연결을 통해 입력 내부 단자(1200)에 인가된 ESD가 제 1-1 저항(R1-1) 또는 제 1-2 저항(R1-2)에 의해 그 피크 전압이 강하된 다음 제 2 다이오드(D2)에 제공될 수 있다. 이를 통해 ESD 칩의 처리 속도를 높일 수 있다. In the previous embodiment, the peak voltage of the ESD applied to the input
또한, 도 10에 도시된 변형예에서와 같이 단일 루트를 통해 외부 ESD를 방전시킬 수 있다. 본 변형예에서는 입력 내부 단자(1200)와 제 2 방전 노드(Q2-a) 사이에 제 1-1 저항(R1-1)과 제 1-2 저항(R1-2)이 직렬 연결된다. 그리고, 제 2 방전 노드(Q2-a)와 전원 접속 내부 단자(1300)사이에 제 2 다이오드(D2)가 접속된다. 이를 통해 입력 내부 단자(1200)로 유입된 고전압의 ESD는 제 1-1 저항(R1-1)과 제 1-2 저항(R1-2) 그리고, 제 2 다이오드(D2)에 의해 전원 접속 내부 단자(1300)에 인가된다. 그리고, 전원 접속 내부 단자(1300)에 인가된 ESD는 제 3 및 제 4 방전 다이오드(D3, D4)에 의해 접지 접속 내부 단자(1400)로 방전된다. 물론 기전 전압의 ESD는 입력 내부 단자(1200)에 접속된 제 1-1 다이오드(D1-1)에 의해 1차 방전되고, 제 1-1 저항(R1-1)에 의해 전압 강하된다. 이어서, 다시 제 1-2 다이오드(D1-2)에 의해 2차 방전되고, 제 1-2 저항(R1-2)에 의해 전압 강하된다. 이후 제 1-3 다이오드(D1-3)에 의해 3차 방전될 수 있다. In addition, it is possible to discharge the external ESD through a single root as in the variant shown in FIG. In the present modification, the first-first resistor R1-1 and the first-second resistor R1-2 are connected in series between the input
그리고, 본 실시예에서는 각각의 방전 소자 그리고, 다이오드들이 공통된 내부 단자에 접속됨을 설명하였다. 하지만, 본 실시예의 ESD 보호 칩은 이에 한정되지 않고, 방전 소자와 다이오드들이 별도의 내부 단자에 각기 접속될 수 있다. 그리고, 이러한 다수의 내부 단자 중 공통의 레일에 접속되는 단자들은 외부 단자에 의해 서로 연결될 수 있다.In the present embodiment, the respective discharge elements and the diodes are connected to common internal terminals. However, the ESD protection chip of the present embodiment is not limited thereto, and the discharge elements and the diodes may be connected to separate internal terminals, respectively. In addition, terminals connected to a common rail among the plurality of inner terminals may be connected to each other by an outer terminal.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the invention is not limited thereto, but is defined by the claims that follow. Accordingly, one of ordinary skill in the art may variously modify and modify the present invention without departing from the spirit of the following claims.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전기 방전 보호 소자의 단면도.1 is a cross-sectional view of an electrostatic discharge protection device according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전기 방전 보호 소자의 회로도. 2 is a circuit diagram of an electrostatic discharge protection device according to a first embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 6은 제 1 실시예의 변형예에 따른 정전기 방전 보호 소자의 회로도. 3 to 6 are circuit diagrams of an electrostatic discharge protection element according to a modification of the first embodiment.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전기 방전 보호 소자의 단면도.7 is a cross-sectional view of an electrostatic discharge protection device according to a second embodiment of the present invention.
도 8은 제 2 실시예에 따른 정전기 방전 보호 소자의 회로도. 8 is a circuit diagram of an electrostatic discharge protection element according to the second embodiment.
도 9 및 도 10은 제 2 실시예의 변형예에 따른 정전기 방전 보호 소자의 회로도. 9 and 10 are circuit diagrams of an electrostatic discharge protection element according to a modification of the second embodiment.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100, 1000 : ESD 보호 칩 110, 1100 : ESD 보호 회로 몸체100, 1000:
111, 112, 113, 114, 1110, 1120 : 방전 소자111, 112, 113, 114, 1110, 1120: discharge element
120, 1200 : 입력 내부 단자 130, 1300 : 전원 접속 내부 단자120, 1200: internal terminal for
140, 1400 : 접지 접속 내부 단자 200, 2000 : 패키지140, 1400: Ground connection
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090070346A KR101031878B1 (en) | 2009-07-31 | 2009-07-31 | Device for protecting from electro static discharge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090070346A KR101031878B1 (en) | 2009-07-31 | 2009-07-31 | Device for protecting from electro static discharge |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110012570A true KR20110012570A (en) | 2011-02-09 |
KR101031878B1 KR101031878B1 (en) | 2011-05-02 |
Family
ID=43772476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090070346A KR101031878B1 (en) | 2009-07-31 | 2009-07-31 | Device for protecting from electro static discharge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101031878B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9301377B2 (en) | 2012-10-15 | 2016-03-29 | Samsung Display Co., Ltd. | Circuit for preventing static electricity of a display panel and display device including the same |
WO2024005342A1 (en) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | 삼성전자 주식회사 | Electrostatic discharge protection circuit and electronic device comprising same |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000208639A (en) | 1999-01-08 | 2000-07-28 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor device |
KR100885375B1 (en) * | 2007-02-16 | 2009-02-25 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Semiconductor device with electrostatic protection circuits |
JP2008227369A (en) | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | Electrostatic breakage protection circuit |
-
2009
- 2009-07-31 KR KR1020090070346A patent/KR101031878B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9301377B2 (en) | 2012-10-15 | 2016-03-29 | Samsung Display Co., Ltd. | Circuit for preventing static electricity of a display panel and display device including the same |
WO2024005342A1 (en) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | 삼성전자 주식회사 | Electrostatic discharge protection circuit and electronic device comprising same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101031878B1 (en) | 2011-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10903204B2 (en) | Lateral transient voltage suppressor device | |
CN103378071B (en) | method and device for electrostatic discharge circuit | |
US7561390B2 (en) | Protection circuit in semiconductor circuit device comprising a plurality of chips | |
CN112216690B (en) | Electrostatic discharge protection structure with low parasitic capacitance and electrostatic discharge protection circuit thereof | |
CN101689543B (en) | Integrated circuit, electronic device and ESD protection therefor | |
TWI615938B (en) | Electro-static discharge structure, circuit including the same and method of using the same | |
CN103378091A (en) | Esd protection circuit providing multiple protection levels | |
KR101031878B1 (en) | Device for protecting from electro static discharge | |
JP2002083931A (en) | Integrated semiconductor circuit device | |
US8680621B2 (en) | Integrated circuit, electronic device and ESD protection therefor | |
CN105514103B (en) | Electrostatic discharge protector | |
US10868421B2 (en) | On-chip multiple-stage electrical overstress (EOS) protection device | |
KR20130130849A (en) | Distributed building blocks of r-c clamping circuitry in semiconductor die core area | |
JP2008147376A (en) | Semiconductor device | |
JP2013004644A (en) | Semiconductor device | |
CN107293539B (en) | Electrostatic discharge protective equipment with adjustable activation threshold value | |
CN212277198U (en) | Integrated circuit with a plurality of transistors | |
KR20100104387A (en) | Device for protecting from electro static discharge | |
US10361186B1 (en) | Suppression of parasitic discharge path in an electrical circuit | |
US7907381B2 (en) | Protection circuit for a subscriber line interface circuit | |
US11757281B2 (en) | Electrostatic discharge protection device with integrated series resistors | |
US20230215860A1 (en) | Semiconductor device and bidirectional esd protection device | |
KR20100104333A (en) | Device for protecting from electro static discharge | |
CN113746077A (en) | Surge protection circuit | |
KR20120000269A (en) | Semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140421 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150417 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |