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JP2006040923A - ESD protection device - Google Patents

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JP2006040923A
JP2006040923A JP2004214068A JP2004214068A JP2006040923A JP 2006040923 A JP2006040923 A JP 2006040923A JP 2004214068 A JP2004214068 A JP 2004214068A JP 2004214068 A JP2004214068 A JP 2004214068A JP 2006040923 A JP2006040923 A JP 2006040923A
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JP
Japan
Prior art keywords
well
power
conductivity type
impurity region
supplied
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004214068A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Tanaka
章 田中
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.)
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2004214068A priority Critical patent/JP2006040923A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circuit which prevents a latch rise by providing a circuit for controlling a trigger voltage and effective to prevent a damage in an electrostatic discharge prevention apparatus of silicon controlled rectifier (SCR) type. <P>SOLUTION: The resistance value of the silicon controlled rectifier is controlled. When a power is not supplied, it is a high resistance, and when the power is supplied, it can be varied to a low resistance. Thus, when the power is not supplied, the trigger voltage of the silicon controlled rectifier is a low voltage, and when the power is supplied, it becomes a high voltage. When the power is not supplied by this, the protection of an integrated circuit is strengthened and the latch rise can be suppressed at the power supply time. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、シリコン制御整流器(SCR)をもつ静電気防止装置においてトリガー電圧、スナップバック電圧を制御する回路構造を備えた静電気破壊防止装置に関するものである。   The present invention relates to an electrostatic breakdown preventing device having a circuit structure for controlling a trigger voltage and a snapback voltage in an electrostatic preventing device having a silicon controlled rectifier (SCR).

従来のシリコン制御整流器(SCR)の静電気防止装置では、特許文献1に示されるような回路が提案されている。   A conventional silicon controlled rectifier (SCR) antistatic device has proposed a circuit as shown in Patent Document 1.

以下、ここでは一般的なシリコン制御整流器(SCR)構成を用いて従来技術を説明する。図2に従来のシリコン制御整流器の構成図を示す。図2において1、2は寄生のウェル抵抗R1、R2であり、3,4は寄生のトランジスタQ1、Q2である。Q1のコレクタとQ2のベースとR1が接続されており、Q1のベースとQ2のコレクタとR2が接続されている。以上のように構成されたシリコン制御整流器(SCR)において、以下その動作を説明する。電源供給時ではR1、R2の電圧降下が、Q1、Q2の閾値以下であるが、静電気を印加されるとR1、R2の電圧降下がQ1、Q2の閾値を越えてQ1、Q2はオン状態となりラッチアップ状態に移行して静電気を外部のパッドに逃して集積回路を静電気から保護する。
特許第3191209号公報
Hereinafter, the prior art will be described using a general silicon controlled rectifier (SCR) configuration. FIG. 2 shows a configuration diagram of a conventional silicon controlled rectifier. In FIG. 2, 1 and 2 are parasitic well resistors R1 and R2, and 3 and 4 are parasitic transistors Q1 and Q2. The collector of Q1, the base of Q2, and R1 are connected, and the base of Q1, the collector of Q2, and R2 are connected. The operation of the silicon controlled rectifier (SCR) configured as described above will be described below. When power is supplied, the voltage drop of R1 and R2 is below the threshold value of Q1 and Q2, but when static electricity is applied, the voltage drop of R1 and R2 exceeds the threshold value of Q1 and Q2, and Q1 and Q2 are turned on. Transition to the latch-up state to release static electricity to an external pad to protect the integrated circuit from static electricity.
Japanese Patent No. 3191209

上記従来構成では、R1、R2の抵抗値、Q1、Q2のHfeは製造段階で決定されるパラミタであり、パラミタによって決定されるトリガー電圧、スナップバック電圧は電源供給時と供給されていない時でも一定であり、集積回路の保護のためトリガー電圧を低く設定するとラッチアップの危険性があり、高く設定するとラッチアップは起こらないが集積回路を損傷することがあるという欠点を有していた。   In the above-described conventional configuration, the resistance values of R1 and R2, and Hfe of Q1 and Q2 are parameters determined at the manufacturing stage, and the trigger voltage and snapback voltage determined by the parameters are supplied and not supplied. If the trigger voltage is set low to protect the integrated circuit, there is a risk of latch-up. If the trigger voltage is set high, latch-up does not occur but the integrated circuit may be damaged.

本発明は上記課題を解決するもので電源供給時と供給されていない時とでトリガー電圧、スナップバック電圧を変えることができるシリコン制御整流器(SCR)を提案することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to propose a silicon controlled rectifier (SCR) that can change a trigger voltage and a snapback voltage between when power is supplied and when power is not supplied.

この目的を達成するために本発明の静電気破壊防止装置は、抵抗値を制御するトランジスタを備えている。トランジスタの制御端子に電源の供給を行い電源供給時と供給されていない時で抵抗値を制御する構成とする。この構成によって、シリコン制御整流器(SCR)のトリガー電圧、スナップバック電圧を電源供給時と供給されていない時で変化させることによりラッチアップを防止して且つ集積回路を静電気から効果的に保護を可能とすることができる。   In order to achieve this object, the electrostatic breakdown preventing device of the present invention includes a transistor for controlling a resistance value. The resistance value is controlled when power is supplied to the control terminal of the transistor and when the power is not supplied. With this configuration, the trigger voltage and snapback voltage of the silicon controlled rectifier (SCR) can be changed between when power is supplied and when it is not supplied, thereby preventing latch-up and effectively protecting the integrated circuit from static electricity. It can be.

本発明はシリコン制御整流器(SCR)の静電気破壊防止装置においてラッチアップを防止しつつ静電気印加に対して集積回路を保護する事ができる。   The present invention can protect an integrated circuit against static electricity while preventing latch-up in an electrostatic breakdown prevention device of a silicon controlled rectifier (SCR).

以下本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1に本発明の静電気破壊防止装置の第1の構成を示す。図1において5はトランジスタQ3である。通常サイリスタ構造でのR2の部分にトランジスタQ3を挿入して、トランジスタQ3の制御部分を電源パッドに接続しており、なお3と4はトランジスタQ1、Q2、1は抵抗R1で、これらは従来例の構成と同じである回路を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first configuration of the electrostatic breakdown preventing apparatus of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 5 denotes a transistor Q3. In the normal thyristor structure, the transistor Q3 is inserted into the R2 portion, and the control portion of the transistor Q3 is connected to the power supply pad. The transistors 3 and 4 are the transistors Q1, Q2, and 1 are the resistor R1, which are the conventional examples. The circuit is the same as the configuration of

以上のように構成された本実施形態の静電気破壊防止装置について以下その動作を説明する。図3は本実施形態における第1パッド16から第2パッド17に流れる電流を示した特性図であり、トリガー電圧6とスナップバック電圧7の関係を示している。電源供給がされている時にサージ印加などによってトリガー電圧を越えるとサイリスタ構造がオンして、図3で示すようにスナップバック現象が発生する。スナップバック電圧より高い電圧が印加されている時は、シリコン制御整流器(SCR)はラッチアップ状態になる。電源供給時ではスナップバック電圧を動作電源電圧よりも高い電圧にしておかないと、電源電圧でラッチアップを起こして半導体回路を破壊するが、電源を供給していない時はスナップバック電圧を低く設定して、効果的にサージを逃がす必要がある。スナップバック電圧を電源電圧以上に設定するようにサイリスタのパラミタを設定すると、ラッチアップ現象が発生しない。また電源が供給されていない時には、トランジスタQ3の制御端子はフローティングになるので入出力端子間では高抵抗となっておりその電圧降下は大きくなって、トランジスタQ2の閾値を越えやすい。このことによりトリガー電圧とスナップバック電圧は電源が供給されている時に比べて低下する。   The operation of the electrostatic breakdown preventing apparatus of the present embodiment configured as described above will be described below. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the current flowing from the first pad 16 to the second pad 17 in the present embodiment, and shows the relationship between the trigger voltage 6 and the snapback voltage 7. When the trigger voltage is exceeded by applying a surge while power is being supplied, the thyristor structure is turned on and a snapback phenomenon occurs as shown in FIG. When a voltage higher than the snapback voltage is applied, the silicon controlled rectifier (SCR) is in a latch-up state. If the snapback voltage is not higher than the operating power supply voltage when supplying power, the power supply voltage will cause latch-up and destroy the semiconductor circuit, but when power is not supplied, set the snapback voltage low. It is necessary to effectively release the surge. If the thyristor parameter is set so that the snapback voltage is higher than the power supply voltage, the latch-up phenomenon will not occur. When the power is not supplied, the control terminal of the transistor Q3 is in a floating state, so that the resistance between the input and output terminals is high, and the voltage drop is large, so that the threshold value of the transistor Q2 is easily exceeded. As a result, the trigger voltage and the snapback voltage are lower than when the power is supplied.

従って図1の実施形態において静電気破壊防止装置はトランジスタQ3の制御端子によって、電源が供給されている時はトリガー電圧とスナップバック電圧を高く設定してラッチアップを禁止し、一方電源が供給されていない時はトリガー電圧、スナップバック電圧が低くなり静電気を逃がす目的でシリコン制御整流器(SCR)をラッチアップさせる。   Therefore, in the embodiment of FIG. 1, the electrostatic breakdown prevention device uses the control terminal of the transistor Q3 to set the trigger voltage and snapback voltage high when power is supplied to inhibit latch-up, while the power is supplied. If not, the trigger voltage and snapback voltage are lowered and the silicon controlled rectifier (SCR) is latched up for the purpose of releasing static electricity.

(第2の実施形態)
図4は図1に示す実施形態における構造を小面積で実現するための一実施形態であり、以下その構造について説明する。図4は本実施形態の静電気破壊防止装置のレイアウト図である。本実施形態は第1導電型の半導体基板8内に第2導電型の第1ウェル9と、前記第1ウェル9内に第1導電型の第3ウェル11と隣接された第2導電型の第2ウェル10が形成されている。さらに第3ウェル11内に形成された第2導電型の第2不純物領域13及び第3不純物領域14を形成し第2不純物領域13と第3不純物領域14の間に制御ライン15を形成する。第2ウェル10内に形成された第1導電型の第1不純物領域12を形成し、前記第3不純物領域14と第3ウェル11と金属層によって連結され、第1不純物領域12と第2不純物領域13と制御ライン15がそれぞれコンタクトホールを通じて第2不純物領域13は第2パッド17、第1不純物領域14は第1パッド16、制御ライン15は第3パッド18に連結する。第2パッド17はVSS、第3パッド18はVCCに接続し、第1パッドを保護すべき回路のパッドに接続する。本実施形態においては、第1導電型はP導電型であり、第2導電型はN導電型である。以下、このように構成された本実施形態の静電気破壊防止装置の動作を説明する。本実施形態においては、バイポーラトランジスタ19、20でサイリスタ構造を形成する。バイポーラトランジスタ20のベースは、制御ラインに電源が印加されていない時には非常にインピーダンスが高くなっており、サージ印加などによって低い電圧で動作する。しかし、制御ラインに電源が印加されているとバイポーラトランジスタ20のベースは低インピーダンスとなり高い電圧でしか動作しない。トランジスタの特性の一つにスナップバック電圧があるが、ベース幅を適切な値にする事によってスナップバック電圧を動作電圧よりも高い電圧に設定する事によってラッチアップを防止すると共に、制御ラインに電源が印加されていない時には、トリガー電圧とスナップバック電圧は低下するので静電気を効果的に除去でき、第1の実施形態を小面積で実現できる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows an embodiment for realizing the structure in the embodiment shown in FIG. 1 with a small area, and the structure will be described below. FIG. 4 is a layout diagram of the electrostatic breakdown preventing apparatus of the present embodiment. In this embodiment, a second conductivity type first well 9 is provided in a first conductivity type semiconductor substrate 8, and a second conductivity type is adjacent to the first conductivity type third well 11 in the first well 9. A second well 10 is formed. Further, a second conductivity type second impurity region 13 and a third impurity region 14 formed in the third well 11 are formed, and a control line 15 is formed between the second impurity region 13 and the third impurity region 14. A first impurity region 12 of the first conductivity type formed in the second well 10 is formed, and is connected to the third impurity region 14 and the third well 11 by a metal layer, and the first impurity region 12 and the second impurity region are connected. The second impurity region 13 is connected to the second pad 17, the first impurity region 14 is connected to the first pad 16, and the control line 15 is connected to the third pad 18 through the contact holes of the region 13 and the control line 15, respectively. The second pad 17 is connected to VSS, the third pad 18 is connected to VCC, and the first pad is connected to the pad of the circuit to be protected. In the present embodiment, the first conductivity type is a P conductivity type, and the second conductivity type is an N conductivity type. Hereinafter, the operation of the electrostatic breakdown preventing apparatus of the present embodiment configured as described above will be described. In this embodiment, the bipolar transistors 19 and 20 form a thyristor structure. The base of the bipolar transistor 20 has a very high impedance when no power is applied to the control line, and operates at a low voltage by applying a surge or the like. However, when power is applied to the control line, the base of the bipolar transistor 20 has a low impedance and operates only at a high voltage. One of the characteristics of the transistor is the snapback voltage. By setting the base width to an appropriate value, the snapback voltage is set higher than the operating voltage to prevent latch-up and to supply power to the control line. When is not applied, the trigger voltage and the snapback voltage are lowered, so that static electricity can be effectively removed, and the first embodiment can be realized with a small area.

本発明の静電気破壊防止装置は集積回路保護として有用である。   The electrostatic breakdown preventing apparatus of the present invention is useful as an integrated circuit protection.

本発明の第1の実施形態におけるシリコン制御整流器(SCR)の構成図Configuration diagram of silicon controlled rectifier (SCR) in the first embodiment of the present invention 従来のシリコン制御整流器(SCR)の構成図Configuration of conventional silicon controlled rectifier (SCR) 本発明の第1の実施形態を説明するV/I特性図V / I characteristic diagram for explaining the first embodiment of the present invention 本発明の第1の実施形態のレイアウト図Layout diagram of the first embodiment of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 抵抗
2 抵抗
3 バイポーラNPNトランジスタ
4 バイポーラPNPトランジスタ
5 制御トランジスタ
6 トリガー電圧
7 スナップバック電圧
8 第1導電型の半導体基板
9 第2導電型の第1ウェル
10 第2導電型の第2ウェル
11 第1導電型の第3ウェル
12 第1導電型の第1不純物領域
13 第2導電型の第2不純物領域
14 第2導電型の第3不純物領域
15 制御ライン
16 第1パッド
17 第2パッド
18 第3パッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resistance 2 Resistance 3 Bipolar NPN transistor 4 Bipolar PNP transistor 5 Control transistor 6 Trigger voltage 7 Snapback voltage 8 First conductivity type semiconductor substrate 9 Second conductivity type first well 10 Second conductivity type second well 11 First 1st conductivity type 3rd well 12 1st conductivity type 1st impurity region 13 2nd conductivity type 2nd impurity region 14 2nd conductivity type 3rd impurity region 15 Control line 16 1st pad 17 2nd pad 18 1st 3 pads

Claims (2)

集積回路に接続された入力/出力パッドにおける静電気印加現象から集積回路を保護するための静電破壊防止装置であって、入力/出力より静電気印加によって注入された電流を吸収し逃がすために前記入力/出力パッドと集積回路における他のパッドとの間に接続されたシリコン制御整流器(SCR)と、電源が前記集積回路に供給されているときとされていない時とでSCRのトリガー電圧を制御する手段とを備え、前記トリガー手段が前記シリコン制御整流器のトリガー電圧を制御するためのトランジスタを有することを特徴とする静電気破壊防止装置。 An electrostatic breakdown preventing apparatus for protecting an integrated circuit from an electrostatic application phenomenon in an input / output pad connected to the integrated circuit, wherein the input is absorbed and released by absorbing current injected by applying static electricity from the input / output. Control the trigger voltage of the SCR by the silicon controlled rectifier (SCR) connected between the output pad and other pads in the integrated circuit, and when power is supplied to the integrated circuit And the trigger means has a transistor for controlling the trigger voltage of the silicon controlled rectifier. 第1導電型の半導体基板内に第2導電型の第1ウェルと、前記第1ウェル内に第1導電型の第2ウェルと隣接された第2導電型の第3ウェルと、前記第2ウェル内に形成された第2導電型の第1不純物領域及び第2不純物領域と、第1不純物領域と第2不純物領域との間の半導体基板上に形成される制御ラインと、前記第3ウェル内に形成された第1導電型の第3不純物領域と、前記第2不純物領域と第2ウェルと金属層によって連結され第1不純物領域と第3不純物領域と制御ラインがそれぞれコンタクトホールを通じてパッドに連結されることを特徴とする請求項1記載の静電気破壊防止装置。 A first well of a second conductivity type in a semiconductor substrate of the first conductivity type; a third well of a second conductivity type adjacent to the second well of the first conductivity type in the first well; and the second well A first impurity region and a second impurity region of a second conductivity type formed in the well; a control line formed on the semiconductor substrate between the first impurity region and the second impurity region; and the third well The first impurity region, the second impurity region, the second well, and the metal line are connected to each other through the contact hole. The electrostatic breakdown preventing apparatus according to claim 1, wherein the electrostatic breakdown preventing apparatus is connected.
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US7777999B2 (en) 2007-01-23 2010-08-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrostatic discharge (ESD) protection device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7777999B2 (en) 2007-01-23 2010-08-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrostatic discharge (ESD) protection device
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