[go: up one dir, main page]

JP2003023084A - Esd保護回路 - Google Patents

Esd保護回路

Info

Publication number
JP2003023084A
JP2003023084A JP2001204344A JP2001204344A JP2003023084A JP 2003023084 A JP2003023084 A JP 2003023084A JP 2001204344 A JP2001204344 A JP 2001204344A JP 2001204344 A JP2001204344 A JP 2001204344A JP 2003023084 A JP2003023084 A JP 2003023084A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diode
protection circuit
esd protection
connection terminal
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001204344A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuo Imanishi
郁夫 今西
Junji Ito
順治 伊藤
Toshibumi Nakatani
俊文 中谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2001204344A priority Critical patent/JP2003023084A/ja
Publication of JP2003023084A publication Critical patent/JP2003023084A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の外部接続端子の許容される電圧
範囲を拡大することができるESD保護回路を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 内部回路2と接続された外部接続端子3
に少なくともいずれか一方が2個以上の直列接続のダイ
オード列12と13を、それぞれ第1の電源供給線6と
第2の電源供給線7に接続してESD保護回路を構成す
ることで、ダイオード列の個数に比例させて外部接続端
子3の許容される電圧範囲を拡大させることを実現する
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の内部
回路を静電気放電(ESD:Electro Static Discharg
e)による破壊から保護するESD保護回路に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の製造工程の微細化に
伴い、電源の低電圧化が進んでいる。このような半導体
装置には静電気放電による破壊から保護するESD保護
回路が設けられている。上記の電源の低電圧化に伴い、
内部回路の許容される入力あるいは出力電圧の範囲を広
げるESD保護回路の提供が必要とされている。
【0003】以下、従来のESD保護回路について説明
する。
【0004】図1は従来のESD保護回路の回路構成図
である。1は従来例のESD保護回路、2は内部回路、
3は外部接続端子、4、5はダイオード、6は第1の電
源供給線、7は第2の電源供給線をそれぞれ表す。
【0005】以上のように構成されたESD保護回路に
ついて、以下その動作を説明する。ここで、第1の電源
供給線6の電圧値をVcc、第2の電源供給線7の電圧値
をGND、ダイオード4,5が順バイアスになった時のオ
ン電圧値をVdとする。外部接続端子3に外部から正の静
電気電荷が印加された場合、充電効果によって外部接続
端子3の電圧値が(Vcc+Vd)付近まで上昇するとダイオ
ード4がオンし、外部から印加された正の静電気電荷は
第1の電源供給線6へ流れていく。このため、外部から
印加された正の静電気電荷が内部回路2に流れ込む量が
制限され、過剰な正の静電気電荷の流入による内部回路
2の静電気破壊から保護する働きをする。
【0006】一方、外部接続端子3に外部から負の静電
気電荷が印加された場合、充電効果によって外部接続端
子3の電圧値が(GND-Vd)付近まで下降するとダイオー
ド5がオンし、外部から印加された負の静電気電荷は第
2の電源供給線7へ流れていく。このため、外部から印
加された負の静電気電荷が内部回路2に流れ込む量が制
限され、過剰な負の静電気電荷の流入による内部回路2
の正電気破壊から保護する働きをする。
【0007】図2は従来のESD保護回路における外部
接続端子3の許容された電圧範囲を示すグラフである。
【0008】内部回路2はハイインピーダンス状態にあ
るとする。外部接続端子3に外部からVoの値の直流電圧
源を印加した時、外部接続端子3に流れ込む電流値をIo
とすると、前述の図1に示したESD保護回路の動作か
ら、図2のような特性を示すことになる。
【0009】すなわち、Voが(GND-Vd)以上、(Vcc+V
d)以下の電圧範囲ではダイオード4と5は逆バイアス
状態にあり電流の流れ込みはなく、Ioはほとんど0に近
い値となる。次にVoが(Vcc+Vd)より高くなるとダイオ
ード4が順バイアス状態になってオンし外部接続端子3
からダイオード4を介して第1の電源供給線6へ電流が
流れ込み、Ioは正の大きな値をとるようになる。
【0010】一方、Voが(GND-Vd)より低くなるとダイ
オード5が順バイアス状態になってオンし第2の電源供
給線7からダイオード5を介して外部接続端子3へ電流
が流れ出し、Ioは負の大きな値をとるようになる。
【0011】図2のような電圧電流特性を有する外部接
続端子3では、VoがVcc+Vdより高い電圧範囲とGND-Vdよ
り低い電圧範囲では、内部回路2からの出力あるいは入
力が正または負の大きな値をとるIoのために制限され、
その結果、Voが(GND-Vd)以上、(Vcc+Vd)以下の範囲
で動作が許容されることとなる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、年々進
む半導体装置の製造工程の微細化に伴い、電源の低電圧
化、すなわち、Vccの値が小さくなることが加速するな
かで、前述の従来のESD保護回路で許容された(GND-
Vd)以上、(Vcc+Vd)以下の電圧範囲では、Voのとり得
る電圧の範囲が不足するという問題があった。
【0013】本発明は、上記問題点を解決するもので、
外部接続端子の許容された電圧範囲を従来のESD保護
回路におけるVoのとり得る電圧の範囲を大きくとること
ができるESD保護回路を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のESD保護回路は、従来の1個のダイオー
ドの代わりに複数個の直列接続のダイオード列によって
ESD保護するように構成されている。この構成によっ
て、外部接続端子の許容された電圧範囲は、従来は1個
のダイオードのオン電圧で制限されていたが、本発明で
は、複数倍のダイオードのオン電圧で制限するため、従
来のESD保護回路におけるVoのとり得る電圧の範囲を
拡大することが実現できるものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
【0016】図3は、本発明の実施の形態におけるES
D保護回路11の回路構成図を示すものである。図3に
おいて、2は、ESD保護回路により保護すべき内部回
路であり、外部回路への入力あるいは出力のための外部
接続端子3に接続されている。6は第1の電源である第
1の電源供給線、7は第1の電源よりも低い電位を有す
る第2の電源である第2の電源供給線をそれぞれ示す。
【0017】第1のダイオード列12は、直列に接続さ
れた複数のダイオードから構成される。複数のダイオー
ドのうち、外部接続端子3に最も近い位置に接続されて
いるものを12a、その他のダイオードを12bと表
す。第1のダイオード列12は、アノード側が外部接続
端子3に接続され、カソード側が第1の電源供給線6に
接続されている。
【0018】同様に、第2のダイオード列13は、直列
に接続された複数のダイオードから構成される。複数の
ダイオードのうち、外部接続端子3に最も近い位置に接
続されているものを13a、その他のダイオードを13
bと表す。第2のダイオード列13は、アノード側が第
2の電源供給線7に接続され、カソード側が外部接続端
子3に接続されている。
【0019】ここで、第1のダイオード列12のダイオ
ードの個数をn個、第2のダイオード列13のダイオー
ドの個数をm個とすると、m=1,2,3,... n
=1,2,3,...となる。ただし、m=n=1の場
合は除く。
【0020】以上のように構成された本実施の形態にお
けるESD保護回路について、以下、その動作を説明す
る。
【0021】ここで、第1の電源供給線6の電圧値をVc
c、第2の電源供給線7の電圧値をGNDとする。また、ダ
イオード1個が順バイアスになった時のオン電圧をVdと
すると、第1のダイオード列12が全て順バイアスにな
った時のオン電圧値は、n*Vdとなり、また、第2のダイ
オード列13が総て順バイアスになった時のオン電圧
は、m*Vdとなる。
【0022】外部接続端子3に外部から正の静電気電荷
が印加された場合、充電効果によって外部接続端子3の
電圧値が(Vcc+n*Vd)付近まで上昇すると、第1のダイ
オード列12がオンし、外部から印加された正の静電気
電荷は第1の電源供給線6へ流れていく。このため、外
部から印加された正の静電気電荷が内部回路2に流れ込
む量が制限され、過剰な正の静電気電荷の流入による内
部回路2の静電気破壊から保護する働きをする。
【0023】一方、外部接続端子3に外部から負の静電
気電荷が印加された場合、充電効果によって外部接続端
子3の電圧値が(GND-m*Vd)付近まで下降すると第2の
ダイオード列13がオンし、外部から印加された負の静
電気電荷は第2の電源供給線7へ流れていく。このた
め、外部から印加された負の静電気電荷が内部回路2に
流れ込む量が制限され、過剰な負の静電気電荷の流入に
よる内部回路2の正電気破壊から保護する働きをする。
【0024】図4は、本発明の実施の形態におけるES
D保護回路における外部接続端子3の許容された電圧範
囲を示すグラフである。
【0025】内部回路2はハイインピーダンス状態にあ
るとする。外部接続端子3に外部からVoの値の直流電圧
源を印加した時、外部接続端子3に流れ込む電流値をIo
とすると、前述の図3の動作から、図4のような特性を
示すことになる。すなわち、Voが(GND-m*Vd)以上、
(Vcc+n*Vd)以下の電圧範囲では、第1のダイオード列
12と第2のダイオード列13は逆バイアス状態にあ
り、電流の流れ込みはなくIoはほとんど0に近い値とな
る。
【0026】Voが(Vcc+n*Vd)より高くなると、第1の
ダイオード列12が順バイアス状態になってオンし外部
接続端子3から第1のダイオード列12を介して第1の
電源供給線6へ電流が流れ込み、Ioは正の大きな値をと
るようになる。
【0027】一方、Voが(GND-m*Vd)よりも低くなる
と、第2のダイオード列13が順バイアス状態になって
オンし第2の電源供給線7から第2のダイオード列13
を介して外部接続端子3へ電流が流れ出し、Ioは負の大
きな値をとるようになる。
【0028】図4のような電圧電流特性を有する外部接
続端子3では、(Vcc+n*Vd)より高い電圧範囲と(GND-
m*Vd)より低い電圧範囲では、内部回路2からの出力あ
るいは入力が正または負の大きな値をとるIoのために制
限され、その結果、(GND-m*Vd)以上、(Vcc+n*Vd)以
下の範囲で動作が許容されることとなる。
【0029】外部接続端子3の許容される電圧範囲は、
従来のESD保護回路では、(GND-Vd)以上、(Vcc+V
d)以下であったものが、本発明のESD保護回路で
は、(GND-m*Vd)以上、(Vcc+n*Vd)以下に拡大してい
るので、その差 (m-1)*Vd+(n-1)*Vd が許容される電
圧範囲の拡大効果である。ここで、n=1,2,3,…
m=1,2,3, … である。ただし、n=m=1は
除く。
【0030】なお、本実施の形態では、第1の電源供給
線6の電位を正の電源と規定した場合や第2の電源供給
線7を負の電源と規定した場合でも同様の効果が得られ
る。
【0031】また、本実施の形態では、第1のダイオー
ド列12や第2のダイオード列13が2個以上で構成さ
れている場合に、それぞれのダイオードのサイズが異な
るもので構成されていても、同様の効果を得ることが出
来る。この場合、外部接続端子3に直接接続されたダイ
オード12aまたは13aのサイズを基準として、その
他のダイオード12bまたは13bのサイズを大きくす
ることにより、外部接続端子3に付加される寄生の容量
値を外部接続端子3に直接接続されたダイオード12a
または13aの寄生の容量値を基準にして大きく増加さ
せることを防ぐことが出来る。また、外部から印加され
た静電気の電荷が流れる経路に付加される寄生の抵抗値
をダイオード12aまたは13aの寄生の抵抗値を基準
にして大きく増加させることを防ぐことが出来る。
【0032】ここで、基準となるダイオード12aまた
は13aのサイズに比べて、その他のダイオード12b
または13bのサイズは、1.5以上、20倍以下の範
囲が有効な効果のあるものであり、また、2倍以上、4
倍以下の範囲がESD保護回路全体のサイズを考慮した
場合に実現容易なものである。
【0033】なお、第1のダイオード列12および第2
のダイオード列13を構成するそれぞれのダイオード
は、半導体基板上にモノリシックに同一のプロセスで形
成されたものであり、チップダイオードを用いた場合の
ように、ダイオードの取り替えができない場合に特に本
発明の効果が発揮される。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、第1のダ
イオード列12と第2のダイオード列13でESD保護
回路の一部を構成するため、それぞれのダイオード列が
順バイアスになった時のオン電圧が列の個数倍になり、
外部接続端子3の許容される電圧範囲が拡大される効果
を持つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のESD保護回路の回路構成図
【図2】同ESD保護回路における外部接続端子の許容
された電圧範囲を示すグラフ
【図3】本発明の実施の形態におけるESD保護回路の
回路構成図
【図4】同ESD保護回路における外部接続端子の許容
された電圧範囲を示すグラフ
【符号の説明】
1 ESD保護回路 2 内部回路 3 外部接続端子 4、5、12a、12b、13a、13b ダイオード 6 第1の電源供給線 7 第2の電源供給線 11 ESD保護回路 12 第1のダイオード列 13 第2のダイオード列
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中谷 俊文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F038 BH05 BH13 EZ20

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部接続端子と、第1の電源と、前記第
    1の電源よりも低い電位を有する第2の電源と、直接接
    続された複数のダイオードから構成され、アノード側が
    前記外部接続端子に接続され、カソード側が前記第1の
    電源に接続された第1のダイオード列と、直接接続され
    た複数のダイオードから構成され、アノード側が前記第
    2の電源に接続され、カソード側が前記外部接続端子に
    接続された第2のダイオード列とを有することを特徴と
    するESD保護回路。
  2. 【請求項2】 前記第1のダイオード列または前記第2
    のダイオード列のいずれか一方が単一のダイオードで構
    成されていることを特徴とする請求項1記載のESD保
    護回路。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のESD
    保護回路であって、前記第1の電源が正の電源であるこ
    とを特徴とするESD保護回路。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載のESD
    保護回路であって、前記第2の電源が負の電源であるこ
    とを特徴とするESD保護回路。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれか1項に
    記載のESD保護回路であって、前記第1のダイオード
    列が複数のダイオードを有し、それぞれのダイオードの
    サイズが異なることを特徴とするESD保護回路。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載のESD保護回路であっ
    て、前記第1のダイオード列を構成するダイオードのう
    ち、前記接続端子側に直接接続されたダイオードを除く
    各ダイオードのサイズが、前記接続端子側に直接接続さ
    れたダイオードのサイズの1.5倍以上、20倍以下で
    あることを特徴とするESD保護回路。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載のESD保護回路であっ
    て、前記第1のダイオード列を構成するダイオードのう
    ち、前記接続端子側に直接接続されたダイオードを除く
    各ダイオードのサイズが、前記接続端子側に直接接続さ
    れたダイオードのサイズの2倍以上、4倍以下であるこ
    とを特徴とするESD保護回路。
  8. 【請求項8】 請求項1から請求項4のいずれか1項に
    記載のESD保護回路であって、前記第2のダイオード
    列が複数のダイオードを有し、それぞれのダイオードの
    サイズが異なることを特徴とするESD保護回路。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載のESD保護回路であっ
    て、前記第1のダイオード列を構成するダイオードのう
    ち、前記接続端子側に直接接続されたダイオードを除く
    各ダイオードのサイズが、前記接続端子側に直接接続さ
    れたダイオードのサイズの1.5倍以上、20倍以下で
    あることを特徴とするESD保護回路。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載のESD保護回路であ
    って、前記第1のダイオード列を構成するダイオードの
    うち、前記接続端子側に直接接続されたダイオードを除
    く各ダイオードのサイズが、前記接続端子側に直接接続
    されたダイオードのサイズの2倍以上、4倍以下である
    ことを特徴とするESD保護回路。
JP2001204344A 2001-07-05 2001-07-05 Esd保護回路 Pending JP2003023084A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001204344A JP2003023084A (ja) 2001-07-05 2001-07-05 Esd保護回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001204344A JP2003023084A (ja) 2001-07-05 2001-07-05 Esd保護回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003023084A true JP2003023084A (ja) 2003-01-24

Family

ID=19040833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001204344A Pending JP2003023084A (ja) 2001-07-05 2001-07-05 Esd保護回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003023084A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100713749B1 (ko) 2004-03-31 2007-05-04 샤프 가부시키가이샤 반도체 장치
JP2007305917A (ja) * 2006-05-15 2007-11-22 Nec Electronics Corp 半導体装置
KR100885375B1 (ko) 2007-02-16 2009-02-25 매그나칩 반도체 유한회사 정전기 방지 회로를 포함하는 반도체 소자
US7595696B2 (en) 2005-12-26 2009-09-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Power amplifier
JP2010153779A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Magnachip Semiconductor Ltd 静電気放電保護回路
JP2013201164A (ja) * 2012-03-23 2013-10-03 Toshiba Corp 半導体装置
US10361557B2 (en) 2016-05-31 2019-07-23 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device
JP7490210B2 (ja) 2019-12-26 2024-05-27 アクア株式会社 冷蔵庫

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100713749B1 (ko) 2004-03-31 2007-05-04 샤프 가부시키가이샤 반도체 장치
US7595696B2 (en) 2005-12-26 2009-09-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Power amplifier
JP2007305917A (ja) * 2006-05-15 2007-11-22 Nec Electronics Corp 半導体装置
KR100885375B1 (ko) 2007-02-16 2009-02-25 매그나칩 반도체 유한회사 정전기 방지 회로를 포함하는 반도체 소자
JP2010153779A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Magnachip Semiconductor Ltd 静電気放電保護回路
JP2013201164A (ja) * 2012-03-23 2013-10-03 Toshiba Corp 半導体装置
US10361557B2 (en) 2016-05-31 2019-07-23 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device
JP7490210B2 (ja) 2019-12-26 2024-05-27 アクア株式会社 冷蔵庫

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6385021B1 (en) Electrostatic discharge (ESD) protection circuit
US7570467B2 (en) Electrostatic protection circuit
CN1321457C (zh) 浪涌保护半导体装置
US7427787B2 (en) Guardringed SCR ESD protection
KR100223888B1 (ko) 정전기 보호회로
CN100359685C (zh) 具有控制电路的esd保护电路
US20030076636A1 (en) On-chip ESD protection circuit with a substrate-triggered SCR device
US7643258B2 (en) Methods and apparatus for electrostatic discharge protection in a semiconductor circuit
JP3825785B2 (ja) 半導体装置
US7889469B2 (en) Electrostatic discharge protection circuit for protecting semiconductor device
JP2006080160A (ja) 静電保護回路
US8169758B2 (en) Path sharing high-voltage ESD protection using distributed low-voltage clamps
US6529035B2 (en) Arrangement for improving the ESD protection in a CMOS buffer
US7002216B2 (en) ESD performance using separate diode groups
JP2003023084A (ja) Esd保護回路
JP2010041013A (ja) 保護回路
US20110101947A1 (en) Integrated circuit with dc-dc converter
US20170338219A1 (en) Semiconductor integrated circuit device including an electrostatic discharge protection circuit
TW202207411A (zh) 用於增強靜電放電(esd)穩健性的電路技術
JP7089463B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置システム
EP2080225B1 (en) Protection circuit with overdrive technique
US11791626B2 (en) Electrostatic discharge clamp structures
KR19980077727A (ko) 입력 보호회로
US20070052032A1 (en) Electrostatic discharge device with latch-up immunity
JPH0494161A (ja) 集積回路用入出力保護装置