JPH01123459A - Input protecting circuit - Google Patents
Input protecting circuitInfo
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- JPH01123459A JPH01123459A JP62281229A JP28122987A JPH01123459A JP H01123459 A JPH01123459 A JP H01123459A JP 62281229 A JP62281229 A JP 62281229A JP 28122987 A JP28122987 A JP 28122987A JP H01123459 A JPH01123459 A JP H01123459A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、入力保護回路に関する。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to an input protection circuit.
従来の技術
近年、MO8集積回路に関する技術進歩は目ざましいも
のがある。微細加工技術がサブミクロンのレベルに達し
、データ処理速度の高速化と装置全体の低消費電力化へ
の要望が強くなるに従い、MO3集積回路の中でも電流
消費が内部トランジスタのスイッチング動作時にしか発
生しないという特長をもつ相補型MO8,いわゆる、C
MO8構成の集積回路が今後の主流となりつつある。BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, technological advances regarding MO8 integrated circuits have been remarkable. As microfabrication technology reaches the submicron level and there is a growing demand for faster data processing speeds and lower power consumption for the entire device, current consumption in MO3 integrated circuits only occurs during switching operations of internal transistors. Complementary MO8, so-called C
Integrated circuits with MO8 configuration are becoming mainstream in the future.
しかしながら、微細加工が進めば進むほど、トランジス
タ等の能動領域を分離するため分離領域を形成する二酸
化珪素(Si(h)膜の膜厚も従来のものよりも薄くな
って来る。このことは、分離領域での閾値電圧の低下を
招く、この閾値電圧の低下を防止するために、分離層下
部にチャンネルストッパと称する不純物拡散を分離層形
成以前に実施している。この不純物濃度が一層濃(なっ
てきている。このようなプロセス条件の変化が、従来の
入力保護回路でのサージ耐圧の低下を招くようになって
きている。However, as microfabrication progresses, the thickness of the silicon dioxide (Si(h) film that forms the isolation region for isolating the active regions of transistors, etc.) becomes thinner than conventional ones. In order to prevent the threshold voltage from decreasing in the isolation region, an impurity called a channel stopper is diffused into the lower part of the isolation layer before the isolation layer is formed. These changes in process conditions are causing a decline in the surge withstand voltage of conventional input protection circuits.
従来の入力保護回路は、第2図に示すように、電源(V
oo)パッド201と、接地(GND)パッド202と
信号入力パッド203とがあり、信号入力パッド203
に金属配線12で接続され、保護抵抗およびN型の保護
ダイオードとして機能するN形拡散領域204が金属配
線13で接続されて、P型の保護ダイオード205とN
型の保護ダイオード206との入力保護手段と組合わさ
れて構成されている。The conventional input protection circuit, as shown in Figure 2,
oo) There is a pad 201, a ground (GND) pad 202, and a signal input pad 203.
An N-type diffusion region 204, which functions as a protection resistor and an N-type protection diode, is connected to a P-type protection diode 205 and an N-type protection diode by a metal wiring 13.
type protection diode 206 in combination with input protection means.
発明が解決しようとする問題点
この構成の保護回路において、特に問題となるのは、入
力信号端子と接地端子間に正極性のサージ電圧を印加し
た場合である。入力信号端子と接地端子間に負極性のサ
ージ電圧を印加した場合は、N型の保護ダイオード20
4が順方向に動作し、パッドから抵抗を介さずにサージ
電荷を吸収することができる。しかし、正極性の場合に
は、拡散領域204は保護抵抗として働き、サージ電荷
の吸収は、P型保護ダイオード205が行なうことにな
る。この時に、保護抵抗として動作する拡散領域204
の入力パッド側には、サージ電圧が直接的にかかるため
、逆方向バイアス下でのPN接合破壊が発生しやすくな
る。サージ印加実験による結果では、この破壊は、特に
、金属配線12と拡散領域204のオーミックなコンタ
クト部から、不純物濃度の高いチャンネルストッパ領域
との距離の短い経路で顕著に発生している。この現象は
、基板あるいはウェルの不純物濃度とチャンネルストッ
パ領域の不純物濃度との濃度差から、印加されたサージ
電界がこの部分に集中的にかかってしまうからである。Problems to be Solved by the Invention In the protection circuit having this configuration, a particular problem arises when a positive surge voltage is applied between the input signal terminal and the ground terminal. If a negative surge voltage is applied between the input signal terminal and the ground terminal, connect an N-type protection diode 20.
4 operates in the forward direction and can absorb surge charges from the pad without going through a resistor. However, in the case of positive polarity, the diffusion region 204 acts as a protection resistor, and the surge charge is absorbed by the P-type protection diode 205. At this time, the diffusion region 204 acts as a protection resistor.
Since a surge voltage is directly applied to the input pad side of the input pad, PN junction breakdown is likely to occur under reverse bias. According to the results of surge application experiments, this destruction occurs particularly in a short path from the ohmic contact between the metal wiring 12 and the diffusion region 204 to the channel stopper region having a high impurity concentration. This phenomenon occurs because the applied surge electric field is concentrated on this portion due to the concentration difference between the impurity concentration of the substrate or well and the impurity concentration of the channel stopper region.
問題点を解決するための手段
本発明は、このように高濃度のチャンネルストッパ領域
と保護抵抗を形成する拡散領域の表層部との間に、サー
ジ電圧印加時に電界集中が発生し、接合部が破壊するの
を防止するために、ゲート電極とソース電極とを共通接
続したP型保護トランジスタと、ゲート電極とソース電
極とを共通接続したN型保護トランジスタとを有し、か
つその一方の前記保護トランジスタのゲート電極部に狭
まれたドレイン領域による保護抵抗をそなえたものであ
る。Means for Solving the Problems The present invention solves the problem that electric field concentration occurs between the highly concentrated channel stopper region and the surface layer of the diffusion region forming the protective resistor when a surge voltage is applied, and the junction is damaged. In order to prevent destruction, it has a P-type protection transistor whose gate electrode and source electrode are commonly connected, and an N-type protection transistor whose gate electrode and source electrode are commonly connected, and one of the protection transistors has a P-type protection transistor whose gate electrode and source electrode are commonly connected. A protection resistor is provided by a narrow drain region in the gate electrode portion of the transistor.
作用
この発明によると、入力パッド近傍に配設された負荷抵
抗結合のP型およびN型MOSトランジスタによってサ
ージ電圧を吸収すると共に、ドレイン領域による保護抵
抗で入力信号を受けるから、接合破壊が起らず、高耐圧
の入力保護作用をなすこ、とができる。According to this invention, surge voltage is absorbed by the load resistance-coupled P-type and N-type MOS transistors arranged near the input pad, and input signals are received by the protective resistor in the drain region, so that junction breakdown does not occur. First, it is possible to perform a high voltage input protection function.
実施例
次に本発明の実施例について図面を参照しながら説明す
る。Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
・第1図に示した本発明の実施例は、電源(Voo)パ
ッド101.接地パッド(GND)102.信号入力パ
ッド103を有し、さらに、入力パッド103から金属
配線3を介してドレイン部に接続されたP型保護トラン
ジスタ104と、同入力パッド103と金属配線3を介
してドレイン部に接続されたN型保護トランジスタ10
5とをそなえ、かつこのN型保護トランジスタ105の
ドレイン領域を一端の金属配線3と他端の金属配線4と
の間で直列抵抗体として作用するように接続された保護
抵抗106とから構成される。なお、このN型保護トラ
ンジスタ105のドレイン領域は、ゲート電極部、すな
わち、チャネル領域で周辺を囲まれた構造が適する。- The embodiment of the invention shown in FIG. Ground pad (GND) 102. It has a signal input pad 103, and further includes a P-type protection transistor 104 connected from the input pad 103 to the drain part via the metal wiring 3, and a P-type protection transistor 104 connected to the input pad 103 and the drain part via the metal wiring 3. N-type protection transistor 10
5, and a protective resistor 106 connected to the drain region of the N-type protective transistor 105 between the metal wiring 3 at one end and the metal wiring 4 at the other end so as to act as a series resistor. Ru. Note that the drain region of the N-type protection transistor 105 is preferably surrounded by a gate electrode portion, that is, a channel region.
次に、以上のように構成された本発明の実施例の動作を
第1図を用いて説明する。Next, the operation of the embodiment of the present invention configured as described above will be explained using FIG.
まず、外部より信号入力パッド103に入力される信号
VINの電位が、電源電圧VOOより大きく、P型トラ
ンジスタ104の閾値電圧をVTPとした時、
VIN=VDD+ l VTP l ・
・・・・・(1)を満たすならば、P型トランジスタ1
04は、ターンオン状態となり、P型トランジスタ10
4の金属配線3に接続された側の電位が
(Voo+ l VTP l )となるようにクランプ
回路として機能する。次に、N型の保護トランジスタは
、上記のP型トランジスタの場合とは逆に、信号入力パ
ッド103に入力される信号VINの電位が、接地電位
V GNDより低く、N型トランジスタ105の閾値電
圧をVINとした時、
VINi; VGND VTN ・
・・・”(2)を満たすならば、N型トランジスタ10
5は、ターンオン状態となり、N型トランジスタ105
の金属配線3に接続された側の電位が、
(VGND I VTN l )となるようにクラン
プ回路として機能する。次に、保護抵抗106は、保護
トランジスタ104.105がクランプ回路として機能
する過渡的な状態で、金属配線3の電位が一時的に、V
oo+ l VTP lよりも高くなったり、VGND
I VTN lよりも低くなった場合に、その電位
が直接的に入力段のトランジスタ107.108のゲー
ト部にかかることによるゲート酸化膜での破壊を防止す
るために入れられていて、電流通過に伴なう電位降下に
より入力段トランジスタ107゜108のゲート保護を
行なう。First, when the potential of the signal VIN externally input to the signal input pad 103 is higher than the power supply voltage VOO, and the threshold voltage of the P-type transistor 104 is VTP, VIN=VDD+ l VTP l ・
...If (1) is satisfied, P-type transistor 1
04 is turned on, and the P-type transistor 10
It functions as a clamp circuit so that the potential on the side connected to the metal wiring 3 of No. 4 becomes (Voo+ l VTP l ). Next, in the N-type protection transistor, the potential of the signal VIN input to the signal input pad 103 is lower than the ground potential V GND, and the threshold voltage of the N-type transistor 105 is opposite to the case of the P-type transistor described above. When is VIN, VINi; VGND VTN ・
...” If (2) is satisfied, the N-type transistor 10
5 is turned on, and the N-type transistor 105
It functions as a clamp circuit so that the potential on the side connected to the metal wiring 3 becomes (VGND I VTN l ). Next, the protection resistor 106 is configured to temporarily reduce the potential of the metal wiring 3 to V in a transient state in which the protection transistors 104 and 105 function as a clamp circuit.
oo+ l VTP Higher than l or VGND
This is inserted to prevent damage to the gate oxide film due to the potential being applied directly to the gates of transistors 107 and 108 in the input stage when the potential becomes lower than I VTN l, and prevents current from passing. The accompanying potential drop protects the gates of input stage transistors 107 and 108.
発明の効果
本発明が、従来のもの異なる点は、第2図の従来例では
、VIN≧VDD+1vTP1という正極性のサージ電
圧に対して、保護抵抗204を通して保護ダイオード2
05によりクランプするように設計されているわけであ
るが、保護抵抗として動作する拡散領域204の入力パ
ッド側には、サージ電圧が直接的にかかるため、入力パ
ッドからの金属配線12と拡散領域204のオーミック
接続をするコンタクト部から、不純物濃度の高いチャン
ネルストッパ領域との距離が最も短かい経路で、逆方向
バイアス下でのPN接合破壊が発生しやすいという欠点
があるのに対して、本発明では、まず保護トランジスタ
104,105でサージ印加電圧を受けた後に、保護ト
ランジスタ105のゲート部に囲まれたドレイン領域に
よる保護抵抗で受ける構成になって、従来例で発生しや
すいチャンネルストッパ領域と不純物拡散による保護抵
抗領域間でのPN接合破壊の原因となる物理的な構造を
取り除き、高品質な入力保護回路を実現することができ
るものである。Effects of the Invention The difference between the present invention and the conventional example is that in the conventional example shown in FIG.
However, since the surge voltage is directly applied to the input pad side of the diffusion region 204 that acts as a protection resistor, the metal wiring 12 from the input pad and the diffusion region 204 However, the present invention has the shortest distance from the contact part that makes an ohmic connection to the channel stopper region with a high impurity concentration, which tends to cause PN junction breakdown under reverse bias. First, the protection transistors 104 and 105 receive the surge voltage, and then the protection transistor 105 receives the surge voltage through the protection resistor formed by the drain region surrounded by the gate. A high-quality input protection circuit can be realized by eliminating a physical structure that causes PN junction breakdown between protection resistance regions due to diffusion.
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は入力
保護回路の従来例を示す回路図である。
1.2.3,4.10.11,12.13・旧・・金属
配線、101・・・・・・電源パッド、102・旧・・
接地パッド、103・・・・・・入力パッド、104・
旧・・P型保護トランジスタ、105・旧・・N型保護
トランジスタ、106・・・・・・N型保護トランジス
タのドレイン領域を用いた保護抵抗、107.108・
旧・・入力段トランジスタ、201・・・・・・電源パ
ッド、202・・・・・・接地パッド、203・・・・
・・入力バッド、204・・・・・・保護抵抗兼N型保
護ダイオード、205・・・・・・P型保護ダイオード
、206・・・・・・N型保護ダイオード、207.2
08・・・・・・入力段トランジスタ。
代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名第1図
第2図FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional example of an input protection circuit. 1.2.3, 4.10.11, 12.13 Old... Metal wiring, 101... Power pad, 102 Old...
Ground pad, 103... Input pad, 104.
Old...P-type protection transistor, 105...Old...N-type protection transistor, 106...Protection resistor using the drain region of an N-type protection transistor, 107.108.
Old... Input stage transistor, 201... Power supply pad, 202... Ground pad, 203...
...Input pad, 204...Protection resistor and N-type protection diode, 205...P-type protection diode, 206...N-type protection diode, 207.2
08... Input stage transistor. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person Figure 1 Figure 2
Claims (1)
ランジスタと、ゲート電極とソース電極とを共通接続し
たN型保護トランジスタとを有し、かつその一方の前記
保護トランジスタのドレイン領域による保護抵抗をそな
えたことを特徴とする入力保護回路。A P-type protection transistor having a gate electrode and a source electrode commonly connected, and an N-type protection transistor having a gate electrode and a source electrode commonly connected, and a protection resistance formed by the drain region of one of the protection transistors. An input protection circuit characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62281229A JPH01123459A (en) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | Input protecting circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62281229A JPH01123459A (en) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | Input protecting circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01123459A true JPH01123459A (en) | 1989-05-16 |
Family
ID=17636165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62281229A Pending JPH01123459A (en) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | Input protecting circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01123459A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0417672U (en) * | 1990-06-05 | 1992-02-13 | ||
JP2004023402A (en) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Ricoh Co Ltd | Io cell circuit |
US7591063B2 (en) | 2001-01-09 | 2009-09-22 | Black & Decker Inc. | Method of making an armature |
-
1987
- 1987-11-06 JP JP62281229A patent/JPH01123459A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0417672U (en) * | 1990-06-05 | 1992-02-13 | ||
US7591063B2 (en) | 2001-01-09 | 2009-09-22 | Black & Decker Inc. | Method of making an armature |
JP2004023402A (en) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Ricoh Co Ltd | Io cell circuit |
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