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JPS6221018Y2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6221018Y2
JPS6221018Y2 JP16390981U JP16390981U JPS6221018Y2 JP S6221018 Y2 JPS6221018 Y2 JP S6221018Y2 JP 16390981 U JP16390981 U JP 16390981U JP 16390981 U JP16390981 U JP 16390981U JP S6221018 Y2 JPS6221018 Y2 JP S6221018Y2
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JP
Japan
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conductivity type
diffusion layer
terminal
type region
input
Prior art date
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Application number
JP16390981U
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Japanese (ja)
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JPS5868043U (en
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Publication date
Application filed filed Critical
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Publication of JPS5868043U publication Critical patent/JPS5868043U/en
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は半導体素子が高周波サージ等によつて
誤動作するのを防ぐ半導体素子用入力保護装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an input protection device for semiconductor devices that prevents semiconductor devices from malfunctioning due to high frequency surges and the like.

従来の半導体素子用入力保護装置として、例え
ば、第1図に示すものがあり、シリコン(N)基
板5にPウエル4、P+拡散層8およびN+拡散層
9が形成され、Pウエル4にN+拡散層6および
P+拡散層7が形成されており、また、シリコン
基板5上に各拡散層6,7,8,9に通じるコン
タクトホールを有するシリコン酸化物絶縁層3が
形成されている。シリコン酸化物絶縁層3の表面
にはアルミニウム蒸着等によつて金属配線2が設
けられ、前記コンタクトホールを介して所定の電
気的接続が行われており、金属配線2の入力パツ
ド部2aに入力保護抵抗となる多結晶シリコン抵
抗層1が接続されている。
As a conventional input protection device for a semiconductor device, for example , there is one shown in FIG. N + diffusion layer 6 and
A P + diffusion layer 7 is formed, and a silicon oxide insulating layer 3 having contact holes communicating with each diffusion layer 6, 7, 8, and 9 is formed on the silicon substrate 5. A metal wiring 2 is provided on the surface of the silicon oxide insulating layer 3 by aluminum evaporation or the like, and a predetermined electrical connection is made through the contact hole. A polycrystalline silicon resistance layer 1 serving as a protective resistance is connected.

第2図イは第1図の半導体素子用入力保護装置
の等価回路を示し、入力端子(入力パツド)2a
に入力保護抵抗1が接続され、P+拡散層8およ
びN+拡散層9より成るダイオード13を介しVD
端子11に接続され、N+拡散層6およびP+拡散
層7より成るダイオード14を介してアースされ
(第1図の12がアース端子)、端子10より入力
信号が出力される。
Figure 2A shows an equivalent circuit of the input protection device for semiconductor devices in Figure 1, and shows the input terminal (input pad) 2a.
An input protection resistor 1 is connected to V D through a diode 13 consisting of a P + diffusion layer 8 and an N + diffusion layer 9.
It is connected to the D terminal 11 and grounded via a diode 14 consisting of the N + diffusion layer 6 and the P + diffusion layer 7 (12 in FIG. 1 is the ground terminal), and an input signal is output from the terminal 10.

以上の構成において、入力端子2aに加えられ
る制御電圧に応じて出力端子10に接続される半
導体素子が例えばMOSFETを含むICが制御さ
れ、一方、入力端子2aに雑音として、例えば高
周波サージが入力したとき、該高周波サージの正
の部分に対してはダイオード13によつてクラン
プし、負の部分に対してはダイオード14によつ
てクランプすることによつて出力端子10に接続
されるMOS FETのゲート酸化膜が絶縁破壊する
のを防ぎ、また、入力保護抵抗1がダイオード1
3,14に流入する電流を抑制してダイオード1
3,14を保護する。
In the above configuration, the semiconductor element connected to the output terminal 10 is controlled, for example, an IC including a MOSFET, according to the control voltage applied to the input terminal 2a, and on the other hand, when noise, for example, a high frequency surge, is input to the input terminal 2a. At this time, the gate of the MOS FET connected to the output terminal 10 is clamped by the diode 13 for the positive part of the high frequency surge, and by the diode 14 for the negative part. It prevents dielectric breakdown of the oxide film, and input protection resistor 1 is connected to diode 1.
Diode 1 suppresses the current flowing into 3 and 14.
Protect 3,14.

しかし、従来の半導体素子用入力保護装置によ
れば、第2図ロに示すように、ダイオード13,
14に流れ込んだ電流が基板5、各拡散層6,
7,8,9、およびPウエル4等を介してICの
共通の電源ラインに流入するような構成になつて
いるため(19はICの内部回路、例れば、
NAND,NOR等より成るゲート回路であり、1
5はインバータであり、16はIC出力端子であ
る)、出力端子16に表われる高周波サージによ
つて該端子16に接続される装置(さらにまた半
導体素子が含まれ得る)が誤作動する恐れがあ
る。
However, according to the conventional input protection device for semiconductor devices, as shown in FIG.
The current flowing into the substrate 5, each diffusion layer 6,
7, 8, 9, P well 4, etc., to the common power supply line of the IC (19 is the internal circuit of the IC, for example,
It is a gate circuit consisting of NAND, NOR, etc.
5 is an inverter, 16 is an IC output terminal), and a high-frequency surge appearing at the output terminal 16 may cause a device connected to the terminal 16 (which may also include a semiconductor element) to malfunction. be.

本考案は、上記に鑑みてなされたものであり、
半導体素子が高周波サージ等によつて誤作動しな
いようにするため、クランプ(入力保護)用ダイ
オードに関し、第一導電型領域中に形成した第二
導電型領域と、該導電型領域をとり囲み、第二導
電型領域よりも深く形成した第一導電型の高濃度
不純物領域とを含み、該高濃度不純物領域が前記
半導体素子の電源ラインとは切り離された電源ラ
インに接続されている半導体素子用入力保護装置
を提供するものである。
This invention was made in view of the above,
In order to prevent the semiconductor element from malfunctioning due to high frequency surges, etc., a clamp (input protection) diode is provided with a second conductivity type region formed in the first conductivity type region, and surrounding the conductivity type region, for a semiconductor device, including a first conductivity type high concentration impurity region formed deeper than a second conductivity type region, and the high concentration impurity region is connected to a power supply line separated from the power supply line of the semiconductor element. It provides an input protection device.

以下本考案による半導体素子用入力保護装置を
詳細に説明する。
Hereinafter, the input protection device for semiconductor devices according to the present invention will be described in detail.

第3図イ,ロは本考案の第1の実施例を示し、
第1図と同一の部分は同一の引用数字で示したの
で重復する説明は省略するが、Pウエル4にN+
拡散層6を囲むようにして該拡散層6より深く拡
散したP+拡散層7aが設けられ、P+拡散層8を
囲むようにして該拡散層8より深く拡散したN+
拡散層9aが設けられ、N+拡散層6に接続され
た金属配電2bを金属配線2に接続する金属配線
10a(出力端子10に接続される)が設けら
れ、また、前記拡散層7a,9aに接続された金
属配線2c,2dは出力端子10に接続される
IC内部回路19等の電源ラインと切り離した電
源ラインに接続される端子22(アース用)、端
子21(VDD用)に接続されている(尚、IC内
部回路等用のVDD端子11(第1図)は図示上省
略されている。
Figures 3A and 3B show the first embodiment of the present invention,
The same parts as in FIG .
A P+ diffusion layer 7a is provided surrounding the diffusion layer 6 and is diffused deeper than the diffusion layer 6, and a P + diffusion layer 7a is provided surrounding the P + diffusion layer 8 and being diffused deeper than the diffusion layer 8 .
A diffusion layer 9a is provided, a metal wiring 10a (connected to the output terminal 10) is provided for connecting the metal power distribution 2b connected to the N + diffusion layer 6 to the metal wiring 2, and the diffusion layers 7a, 9a are provided. The metal wirings 2c and 2d connected to the output terminal 10 are connected to the output terminal 10.
It is connected to a terminal 22 (for ground) and a terminal 21 (for V DD ), which are connected to a power line separated from the power line for the IC internal circuit 19, etc. (Note that the V DD terminal 11 (for the IC internal circuit, etc.) 1) is omitted for illustration.

以上の構成において、IC内部では第4図に示
すように、ダイオード13が接続されるVDD端子
21とIC内部回路等が接続されるVDD端子11
が切り離すことができ、かつ、ダイオード14の
アース端子(VSS端子)も同じように切り離すこ
とができるため(この切り離し方法は、パツドを
それぞれ別にして共通のピンを使用してもよく、
あるいは、パツドおよびピンとも別々にしても良
い。言うまでもなく、後者の方が効果上望ましい
が、ピン数が増える)、入力端子2aに入つた高
周波サージ等を適確にICの外部へバイパスする
ことができ、それによつてMOS FETあるいは
MOS FETを含むCの誤動作を防ぐことができ
る。すなわちP+拡散層7aがN+拡散層6よりN+
拡散層9がP+拡散層8より深いため、サージ電
流がPウエル4および基板5を介して流れ込むの
を適確に防ぐことができる。
In the above configuration, inside the IC, as shown in FIG. 4, the V DD terminal 21 to which the diode 13 is connected and the V DD terminal 11 to which the IC internal circuit etc. are connected.
can be disconnected, and the ground terminal (V SS terminal) of the diode 14 can also be disconnected in the same way (this disconnection method can be done by separating each pad and using a common pin,
Alternatively, the pad and pin may also be separate. Needless to say, the latter is more desirable in terms of effectiveness, but the number of pins increases), and high-frequency surges that enter the input terminal 2a can be properly bypassed to the outside of the IC, thereby allowing the MOS FET or
Malfunction of C including MOS FET can be prevented. That is, the P + diffusion layer 7a is more N + than the N + diffusion layer 6.
Since the diffusion layer 9 is deeper than the P + diffusion layer 8, it is possible to appropriately prevent surge current from flowing through the P well 4 and the substrate 5.

第5図は本考案の第2の実施例を示し、前記第
1の実施例と同一の部分は同一の引用数字で示し
たので重復する説明は省略するが、P+拡散層8
aを長方形状に長く拡散することによつて拡散抵
抗値を大にし、多結晶シリコン抵抗層1の抵抗値
との和(直列)によつてゲート保護能力を高めた
ものである。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention, in which the same parts as in the first embodiment are indicated by the same reference numerals, so repeated explanations will be omitted, but the P + diffusion layer 8
By diffusing a into a long rectangular shape, the diffusion resistance value is increased, and the sum (in series) with the resistance value of the polycrystalline silicon resistance layer 1 increases the gate protection ability.

このように、基板5やPウエル4を通過しての
サー電流は、深く形成した高不純物濃度領域から
吸い出し、上述の通り別個の電源ラインへバイパ
スされるので半導体素子への流れ込みが防止され
て誤動作を防ぐことができる。
In this way, the current passing through the substrate 5 and the P-well 4 is sucked out from the deeply formed high impurity concentration region and bypassed to a separate power supply line as described above, thereby preventing it from flowing into the semiconductor element. Malfunctions can be prevented.

以上説明した通り、本考案による半導体素子用
入力保護装置によれば、クランプ(入力保護用ダ
イオードに関し、第一導電型領域中に形成した第
二導電型領域と、該導電型領域をとり囲み、第二
導電型領域よりも深く形成した第一導電型の高濃
度不純物領域とを含み、該高濃度不純物領域が前
記半導体素子の電源ラインとは切り離された電源
ラインに接続されているため、高周波サージ等に
よつて生じる恐れがある半導体素子の誤作動を防
ぐことができる。
As explained above, according to the input protection device for a semiconductor device according to the present invention, the clamp (regarding the input protection diode, the second conductivity type region formed in the first conductivity type region, surrounding the conductivity type region, and a first conductivity type high concentration impurity region formed deeper than the second conductivity type region, and since the high concentration impurity region is connected to a power supply line separated from the power supply line of the semiconductor element, high frequency Malfunctions of semiconductor elements that may occur due to surges or the like can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の半導体素子用入力保護装置を示
す断面図。第2図イは第1図の電気的等価回路
図、第2図ロはIC内部で高周波サージが伝播す
る状況を示す回路図、第3図イ,ロは本考案の第
1の実施例を示し、イは平面図、ロはイのA−A
断面図。第4図は第1の実施例におけるIC内部
の高周波サージ遮断状況を示す回路図。第5図は
本考案の第2の実施例を示す断面図。 符号の説明、1……多結晶シリコン抵抗層、2
a……入力端子、2,2b,2c,2d……金属
配線、3……シリコン酸化物絶縁層、4……Pウ
エル、5……シリコン基板、6,7,7a,8,
8a,9,9a……拡散層、10……出力端子、
10a……金属配線、11,21……VDD端子、
12,22……アース端子(VSS端子)、13,
14……クランプ用ダイオード。
FIG. 1 is a sectional view showing a conventional input protection device for semiconductor devices. Figure 2A is an electrical equivalent circuit diagram of Figure 1, Figure 2B is a circuit diagram showing the situation in which a high frequency surge propagates inside the IC, and Figures 3A and 3B are the electrical equivalent circuit diagram of Figure 1. A is a plan view, B is A-A of A
Cross-sectional view. FIG. 4 is a circuit diagram showing the high frequency surge cutoff situation inside the IC in the first embodiment. FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention. Explanation of symbols, 1...Polycrystalline silicon resistance layer, 2
a...Input terminal, 2, 2b, 2c, 2d...Metal wiring, 3...Silicon oxide insulating layer, 4...P well, 5...Silicon substrate, 6, 7, 7a, 8,
8a, 9, 9a...diffusion layer, 10...output terminal,
10a...Metal wiring, 11, 21...V DD terminal,
12, 22...Earth terminal (V SS terminal), 13,
14...Clamp diode.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 半導体素子に制御信号を入力する入力ラインに
該半導体素子を異常電圧から保護する保護用ダイ
オードを備えた入力保護装置において、 前記保護用ダイオードは、第一導電型領域中に
形成された第二導電型領域と、該第二導電型領域
をとり囲み、第二導電型領域よりも深く形成され
た第一導電型の高濃度不純物領域とを含み、該高
濃度不純物領域が前記半導体素子の電源ラインと
は切り離された電源ラインに接続されていること
を特徴とする半導体素子用入力保護装置。
[Claims for Utility Model Registration] An input protection device including a protection diode on an input line for inputting a control signal to a semiconductor device to protect the semiconductor device from abnormal voltage, wherein the protection diode is in a first conductivity type region. a second conductivity type region formed therein, and a first conductivity type high concentration impurity region surrounding the second conductivity type region and formed deeper than the second conductivity type region, the high concentration impurity region 1. An input protection device for a semiconductor device, wherein the region is connected to a power supply line separated from the power supply line of the semiconductor device.
JP16390981U 1981-11-02 1981-11-02 Input protection device for semiconductor devices Granted JPS5868043U (en)

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JPS61137359A (en) * 1984-12-10 1986-06-25 Nec Corp Protective circuit
JPH0525250Y2 (en) * 1985-10-08 1993-06-25
JPH06105740B2 (en) * 1987-05-27 1994-12-21 日本電気株式会社 Integrated circuit device

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