JPH07235604A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH07235604A JPH07235604A JP6027927A JP2792794A JPH07235604A JP H07235604 A JPH07235604 A JP H07235604A JP 6027927 A JP6027927 A JP 6027927A JP 2792794 A JP2792794 A JP 2792794A JP H07235604 A JPH07235604 A JP H07235604A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- terminal
- power supply
- setting power
- supply terminal
- input
- 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
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 12
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、外部からの静電気に対
して半導体チップ上に形成された回路を保護するための
静電気保護回路の構造を有した半導体装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a structure of an electrostatic protection circuit for protecting a circuit formed on a semiconductor chip against external static electricity.
【0002】[0002]
【従来の技術】集積回路半導体装置は、取り扱う人や物
質等に帯電していた静電気が外部端子リードを介して外
囲体内に収納された半導体チップに印加されることによ
り集積回路を構成する素子を破壊する、いわゆる静電気
破壊故障を発生しやすい。この静電気破壊防止のためチ
ップ周辺部に設けられた入出力用ボンディングパッド用
電極には、金属配線パターンを介して静電気吸収用のダ
イオードや、MOSトランジスタあるいはバイポーラ型
トランジスタが接続され、これを経路として、外部から
印加された静電気を電源端子(高電位設定電源端子もし
くは低電位設定電源端子)に逃がすことで内部回路を保
護する方法が広く用いられている。2. Description of the Related Art An integrated circuit semiconductor device is an element that constitutes an integrated circuit by applying static electricity charged to a person or substance to be handled to a semiconductor chip contained in an outer enclosure through external terminal leads. It is easy to cause a so-called electrostatic breakdown failure that destroys the. A diode for absorbing static electricity, a MOS transistor, or a bipolar transistor is connected to the electrode for the input / output bonding pad provided in the peripheral portion of the chip to prevent this electrostatic breakdown through a metal wiring pattern, and this is used as a path. A widely used method is to protect an internal circuit by letting static electricity applied from the outside escape to a power supply terminal (high-potential setting power supply terminal or low-potential setting power supply terminal).
【0003】従来の静電気破壊防止用として一般的に用
いられている保護回路の構造を図3,図4を用いて説明
する。The structure of a conventional protection circuit generally used for preventing electrostatic breakdown will be described with reference to FIGS.
【0004】図3(a)は、最も一般的な保護回路例の
1つであり、NチャンネルMOSトランジスタ1と、P
チャンネルMOSトランジスタ2を内部回路3を保護す
るための静電気保護回路として適用した例である。この
場合、NチャンネルMOSトランジスタ1は入力信号ま
たは出力信号に用いられている入出力端子4と低電位設
定電源端子(以下、VSS端子と称す)5の間にドレイン
6を入出力端子4に、ソース7およびゲート8をVSS端
子5に電気的に接続する形に回路構成されている。一
方、PチャンネルMOSトランジスタ2は入出力端子4
と高電位設定電源端子(以下、VDD端子と称す)9の間
にドレイン10を入出力端子4に、ソース11およびゲ
ート12をVDD端子9に電気的に接続する形に回路構成
されている。この保護回路構成において、特徴的なこと
は、半導体装置を使用する際の入出力端子4の電位がV
DD端子9の電位とVSS端子5の電位との間に存在する限
り、前記NチャンネルMOSトランジスタ1およびPチ
ャンネルMOSトランジスタ2はオンしない点にある。
これは言い換えると入出力端子4の電位がわずかでもV
DD端子9の電位とVSS端子5の電位の範囲を超えること
は半導体の動作上許されないことを意味している。FIG. 3A shows an example of the most general protection circuit, which includes an N-channel MOS transistor 1 and a P-channel MOS transistor.
This is an example in which the channel MOS transistor 2 is applied as an electrostatic protection circuit for protecting the internal circuit 3. In this case, the N-channel MOS transistor 1 has a drain 6 between the input / output terminal 4 used for an input signal or an output signal and a low potential setting power supply terminal (hereinafter referred to as VSS terminal) 5, The circuit is configured so that the source 7 and the gate 8 are electrically connected to the VSS terminal 5. On the other hand, the P-channel MOS transistor 2 has an input / output terminal 4
The drain 10 is electrically connected to the input / output terminal 4 and the source 11 and the gate 12 are electrically connected to the VDD terminal 9 between the high potential setting power supply terminal (hereinafter referred to as the VDD terminal) 9 and the high potential setting power supply terminal 9. The characteristic of this protection circuit configuration is that the potential of the input / output terminal 4 is V when the semiconductor device is used.
As long as it exists between the potential of the DD terminal 9 and the potential of the VSS terminal 5, the N-channel MOS transistor 1 and the P-channel MOS transistor 2 are not turned on.
In other words, even if the potential of the input / output terminal 4 is V
Exceeding the range of the potential of the DD terminal 9 and the potential of the VSS terminal 5 means that the operation of the semiconductor is not allowed.
【0005】図3(b)は、NチャンネルMOSトラン
ジスタのみで保護回路を構成した例、図3(c)は、P
チャンネルMOSトランジスタのみで構成した例、図4
(a)は、通常のPNダイオード13のみで構成した
例、図4(b)は、NPNバイポーラトランジスタ14
とPNPバイポーラトランジスタ15とで構成した例、
図4(c)は、NPNバイポーラトランジスタ16のみ
で構成した例、図4(d)は、PNPバイポーラトラン
ジスタ17のみで構成した例であるが、図3(b)〜図
4(d)までのいずれの保護回路構成においても、図3
(a)と同様に半導体装置の動作上、入出力端子4の電
位がVDD端子9の電位とVSS端子5の電位の範囲で使用
しなければならないという制約が必要である。FIG. 3B shows an example in which the protection circuit is composed of only N-channel MOS transistors, and FIG. 3C shows P.
An example in which only channel MOS transistors are used, as shown in FIG.
FIG. 4A shows an example in which only a normal PN diode 13 is used, and FIG. 4B shows an NPN bipolar transistor 14
And an example of a PNP bipolar transistor 15,
4C shows an example in which only the NPN bipolar transistor 16 is used and FIG. 4D shows an example in which only the PNP bipolar transistor 17 is used. In any protection circuit configuration, FIG.
As in the case of (a), the operation of the semiconductor device requires a constraint that the potential of the input / output terminal 4 must be within the range of the potential of the VDD terminal 9 and the potential of the VSS terminal 5.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】半導体装置は、微細化
が進行し、これにともない使用電圧の低電圧化の動きが
著しい。これにともない使用時に入ってくる外部からの
ノイズに対しても誤動作しやすくなる傾向にある。特に
入出力端子から入ってくる信号電位に対する誤動作マー
ジンは、前述のように保護回路に起因する入出力端子の
使用可能電位に制約があるため、入出力端子電位が電源
電圧範囲を超えても保護回路が動作しないよう十分なマ
ージンを確保することが困難であった。また用途とし
て、入出力端子電位が電源電圧範囲を超えて使用される
場合も存在するが、この場合、一部の保護回路を取り除
いて回路構成する方法を用いていた。この例として、図
4に入出力端子電位が高電位設定電源端子電位以上で使
用される場合の従来回路構成例を示す。図5(a)〜
(d)は、それぞれNチャンネルMOSトランジスタ1
8、PチャンネルMOSトランジスタ19、通常のPN
ダイオード20、NPNバイポーラトランジスタ21を
保護回路に使用した例である。The miniaturization of semiconductor devices has progressed, and along with this, the movement of lowering the operating voltage is remarkable. Along with this, there is a tendency for malfunctions to occur even with external noise that comes in during use. In particular, the malfunction margin for the signal potential coming from the I / O terminal is protected even if the I / O terminal potential exceeds the power supply voltage range because the usable potential of the I / O terminal due to the protection circuit is limited as described above. It was difficult to secure a sufficient margin so that the circuit would not operate. In addition, as an application, there is a case where the input / output terminal potential exceeds the power supply voltage range, but in this case, a method of removing a part of the protection circuit and configuring the circuit is used. As an example of this, FIG. 4 shows an example of a conventional circuit configuration when the input / output terminal potential is used at a potential higher than the high potential setting power supply terminal potential. FIG. 5 (a)-
(D) shows N-channel MOS transistor 1
8, P-channel MOS transistor 19, normal PN
In this example, the diode 20 and the NPN bipolar transistor 21 are used in a protection circuit.
【0007】いずれの場合も問題となる高電位設定電源
端子すなわちVDD端子22と入出力端子23との間には
保護回路を設けていない。このためVDD端子22と入出
力端子23間に加わる静電気に対して無防備であり、こ
のため静電気耐量が低電位設定電源端子すなわちVSS端
子24間に加わる場合に比べて著しく低下する問題があ
った。また同様に図5に入出力端子電位が低電位設定電
源端子電位以下で使用される場合の従来の回路構成例を
示す。図6(a)〜(d)はそれぞれPチャンネルMO
Sトランジスタ25、NチャンネルMOSトランジスタ
26、通常PNダイオード27、NPNバイポーラトラ
ンジスタ28を保護回路に使用した例である。いずれの
場合も問題となる低電位設定電源端子すなわちVSS端子
29と入出力端子30との間には保護回路を設けていな
い。このため図5に示す場合とは逆に、VSS端子29と
入出力端子30間に加わる静電気に対して無防備とな
り、VDD端子31間に加わる場合に比べて静電気耐量が
低下するという問題がある。以上説明したように、入出
力端子電位が電源電圧範囲を超えても半導体装置が安定
に動作し、かつ十分な静電気保護効果を有する保護回路
開発が望まれていた。In either case, no protection circuit is provided between the high potential setting power supply terminal, that is, the VDD terminal 22 and the input / output terminal 23, which is a problem. For this reason, there is a problem of being protected from static electricity applied between the VDD terminal 22 and the input / output terminal 23, and therefore, there is a problem that the static electricity resistance is significantly reduced as compared with the case where it is applied between the low potential setting power supply terminal, that is, the VSS terminal 24. Similarly, FIG. 5 shows a conventional circuit configuration example when the input / output terminal potential is used at a low potential setting power supply terminal potential or less. 6A to 6D are P channel MOs, respectively.
In this example, the S transistor 25, the N-channel MOS transistor 26, the normal PN diode 27, and the NPN bipolar transistor 28 are used in the protection circuit. In either case, no protection circuit is provided between the low potential setting power supply terminal, that is, the VSS terminal 29 and the input / output terminal 30, which is a problem. Therefore, contrary to the case shown in FIG. 5, there is a problem that it is vulnerable to static electricity applied between the VSS terminal 29 and the input / output terminal 30, and the electrostatic withstand capability is lower than that when applied between the VDD terminals 31. As described above, it has been desired to develop a protection circuit in which the semiconductor device operates stably even when the input / output terminal potential exceeds the power supply voltage range and which has a sufficient electrostatic protection effect.
【0008】本発明は、前記課題を解決するもので、入
出力端子電位が電源電圧範囲を超えた使用が可能で、入
出力端子電位のノイズマージンが飛躍的に改善できる保
護回路を提供することを目的としている。The present invention solves the above-mentioned problems and provides a protection circuit which can be used with the input / output terminal potential exceeding the power supply voltage range and which can dramatically improve the noise margin of the input / output terminal potential. It is an object.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、高電位設定電源端子と、低電位設定電源端
子と、前記高電位設定電源端子の設定電位よりも高電位
に設定された入力信号端子または出力信号端子として用
いる入出力端子とを備える半導体装置においては、高電
位設定電源端子にドレインを、入出力端子にソースをそ
れぞれ電気的に接続するとともに、低電位設定電源端子
にゲートを電気的に接続したNチャンネル型MOSトラ
ンジスタを備えている。また前記高電位設定電源端子に
ドレインを、前記低電位設定電源端子にゲートおよびソ
ースを電気的に接続したNチャンネル型MOSトランジ
スタを備えている。また高電位設定電源端子にコレクタ
を、前記入出力端子にエミッタをそれぞれ電気的に接続
するとともに、前記低電位設定電源端子にベースを電気
的に接続したNPN型バイポーラトランジスタを備えて
いる。また前記高電位設定電源端子にコレクタを、前記
低電位設定電源端子にベースおよびエミッタを電気的に
接続したNPN型バイポーラトランジスタを備えてい
る。In order to solve the above problems, the present invention sets a high potential setting power supply terminal, a low potential setting power supply terminal, and a potential higher than the setting potentials of the high potential setting power supply terminal. In a semiconductor device having an input / output terminal used as an input signal terminal or an output signal terminal, a drain is electrically connected to the high potential setting power supply terminal and a source is electrically connected to the input / output terminal. It has an N-channel MOS transistor whose gates are electrically connected. The high potential setting power supply terminal is electrically connected to the drain, and the low potential setting power supply terminal is electrically connected to the gate and the source. Further, an NPN bipolar transistor is provided in which a collector is electrically connected to the high potential setting power supply terminal, an emitter is electrically connected to the input / output terminal, and a base is electrically connected to the low potential setting power supply terminal. The high potential setting power supply terminal is electrically connected to a collector, and the low potential setting power supply terminal is electrically connected to a base and an emitter.
【0010】また高電位設定電源端子と、低電位設定電
源端子と、前記低電位設定電源端子の設定電位よりも低
電位に設定された入力信号端子または出力信号端子とし
て用いる入出力端子とを有する半導体装置においては、
前記低電位設定電源端子にドレインを、前記入出力端子
にソースをそれぞれ電気的に接続するとともに前記高電
位設定電源端子にゲートを電気的に接続したPチャンネ
ル型MOSトランジスタを備えている。また前記低電位
設定電源端子にドレインを、前記高電位設定電源端子に
ゲートおよびソースを電気的に接続したPチャンネル型
MOSトランジスタを備えている。また前記低電位設定
電源端子にコレクタを、前記入出力端子にエミッタをそ
れぞれ電気的に接続するとともに前記高電位設定電源端
子にベースを電気的に接続したPNP型バイポーラトラ
ンジスタを備えている。また前記低電位設定電源端子に
コレクタを、前記高電位設定電源端子にゲートおよびエ
ミッタを電気的に接続したPNP型バイポーラトランジ
スタを備えている。Further, it has a high potential setting power supply terminal, a low potential setting power supply terminal, and an input / output terminal used as an input signal terminal or an output signal terminal set to a potential lower than the setting potential of the low potential setting power supply terminal. In semiconductor devices,
A P-channel type MOS transistor having a drain electrically connected to the low potential setting power supply terminal and a source electrically connected to the input / output terminal and a gate electrically connected to the high potential setting power supply terminal is provided. Further, a P-channel type MOS transistor in which a drain is electrically connected to the low potential setting power supply terminal and a gate and a source are electrically connected to the high potential setting power supply terminal is provided. A PNP-type bipolar transistor is also provided in which a collector is electrically connected to the low potential setting power supply terminal and an emitter is electrically connected to the input / output terminal, and a base is electrically connected to the high potential setting power supply terminal. Further, a PNP bipolar transistor in which a collector is electrically connected to the low potential setting power supply terminal and a gate and an emitter are electrically connected to the high potential setting power supply terminal is provided.
【0011】[0011]
【作用】本発明は前記した構成により、次に示す作用が
ある。入出力端子電位がVDD端子電位を超える場合、高
電位設定電源端子(以下、VBB端子と称す)に接続する
保護回路として、ゲートをVSS端子に電気的に接続した
Nチャンネル型MOSトランジスタまたはベースをVSS
端子に電気的に接続したNPNバイポーラ型トランジス
タを用いる。このため入出力端子電位がVDB端子電位を
超えても保護回路はオンしない。またVBB端子と入出力
端子間に加わった静電気はこの保護回路を経由して放電
されるため、内部回路に加わる心配はない。これによ
り、VBB端子電位よりも高電位の入出力端子使用と静電
気保護機能を同時に満足することができる。The present invention has the following functions due to the above-mentioned structure. When the input / output terminal potential exceeds the VDD terminal potential, an N-channel MOS transistor or base whose gate is electrically connected to the VSS terminal is used as a protection circuit for connecting to the high potential setting power supply terminal (hereinafter referred to as VBB terminal). VSS
An NPN bipolar transistor electrically connected to the terminal is used. Therefore, the protection circuit does not turn on even when the input / output terminal potential exceeds the VDB terminal potential. Further, since the static electricity applied between the VBB terminal and the input / output terminal is discharged through this protection circuit, there is no concern that it will be applied to the internal circuit. As a result, the use of input / output terminals having a potential higher than the VBB terminal potential and the electrostatic protection function can be satisfied at the same time.
【0012】また入出力端子電位がVSS端子電位がVSS
端子電位以下になる場合、VSS端子に接続する保護回路
としてゲートをVBB端子に電気的に接続したPチャンネ
ル型MOSトランジスタまたはベースをVBB端子に電気
的に接続したPNPバイポーラ型トランジスタを用い
る。このため入出力端子電位がVSS端子電位以下におい
ても保護回路はオンしない。またVSS端子と入出力端子
間に加わる静電気はこの保護回路を経由して放電される
ため、内部回路に加わる心配はない。これによりVSS端
子電位よりも低い電位の入出力端子使用と静電気保護機
能を同時に満足することができる。Further, the input / output terminal potential is VSS and the terminal potential is VSS.
When the potential becomes lower than the terminal potential, a P-channel type MOS transistor whose gate is electrically connected to the VBB terminal or a PNP bipolar transistor whose base is electrically connected to the VBB terminal is used as a protection circuit connected to the VSS terminal. Therefore, the protection circuit does not turn on even when the input / output terminal potential is lower than the VSS terminal potential. Further, since the static electricity applied between the VSS terminal and the input / output terminal is discharged through this protection circuit, there is no fear of being applied to the internal circuit. As a result, the use of input / output terminals having a potential lower than the VSS terminal potential and the electrostatic protection function can be satisfied at the same time.
【0013】以上の作用により、半導体装置の静電気耐
量を低下させることなく、半導体装置の入出力端子使用
電位範囲の拡大およびノイズマージンの確保を図ること
ができる。With the above operation, it is possible to expand the range of potentials used in the input / output terminals of the semiconductor device and secure a noise margin without lowering the electrostatic withstand capability of the semiconductor device.
【0014】[0014]
【実施例】以下に本発明の一実施例について図1および
図2を参照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0015】図1は入出力端子電位がVBB端子電位を超
える場合の実施例を示す。図1(a)は、VBB端子32
にドレイン33を、入出力端子34にソース35を、V
SS端子36にゲート37を電気的にそれぞれ接続したN
チャンネル型MOSトランジスタ38を適用した例であ
る。FIG. 1 shows an embodiment in which the input / output terminal potential exceeds the VBB terminal potential. FIG. 1A shows the VBB terminal 32.
The drain 33 to the input / output terminal 34 and the source 35 to the V
N electrically connected to the SS terminal 36 and the gate 37, respectively
This is an example in which a channel type MOS transistor 38 is applied.
【0016】前記構造により、Nチャンネル型MOSト
ランジスタ38のゲート37が回路上最も低い電位であ
るVSS端子36に固定されているため、入出力端子34
の電位がVBB端子32の電位を超えてもNチャンネル型
MOSトランジスタ38はオンしない。このため入出力
端子34のVBB端子32の電位を超えた使用にも安定動
作が可能である。また例えばVBB端子32を基準として
入出力端子34にマイナスの静電気が印加された場合、
放電電流はVBB端子32からNチャンネル型MOSトラ
ンジスタ38を経由して入出力端子34に流れ出すた
め、内部回路39に放電電荷が加わる心配はない。With the above structure, the gate 37 of the N-channel type MOS transistor 38 is fixed to the VSS terminal 36 which is the lowest potential in the circuit, so that the input / output terminal 34 is
The N-channel type MOS transistor 38 does not turn on even when the potential of the above exceeds the potential of the VBB terminal 32. Therefore, stable operation is possible even when the input / output terminal 34 is used in excess of the potential of the VBB terminal 32. Further, for example, when negative static electricity is applied to the input / output terminal 34 with reference to the VBB terminal 32,
Since the discharge current flows from the VBB terminal 32 to the input / output terminal 34 via the N-channel MOS transistor 38, there is no concern that discharge charge will be added to the internal circuit 39.
【0017】図1(b)は、VBB端子40にドレイン4
1を、VSS端子42にソース43およびゲート44を電
気的に接続したNチャンネル型MOSトランジスタ45
を適用した例である。In FIG. 1B, the drain 4 is connected to the VBB terminal 40.
1 is an N-channel MOS transistor 45 in which a VSS terminal 42 is electrically connected to a source 43 and a gate 44.
Is an example of applying.
【0018】前記構造の場合にもゲート44はVSS端子
42に接続されているため、入出力端子46の電位がV
BB端子40を超えてもNチャンネル型MOSトランジス
タ45はオンしない。またVBB端子40と入出力端子4
6間に加わる静電気に対しては放電電流はNチャンネル
型MOSトランジスタ45およびNチャンネル型MOS
トランジスタ47を経由して流れるため、内部回路39
に放電電流が流れる心配はない。Even in the above structure, since the gate 44 is connected to the VSS terminal 42, the potential of the input / output terminal 46 is V
Even if the BB terminal 40 is exceeded, the N-channel MOS transistor 45 does not turn on. VBB terminal 40 and input / output terminal 4
With respect to static electricity applied between 6, the discharge current is N-channel MOS transistor 45 and N-channel MOS.
Since it flows through the transistor 47, the internal circuit 39
There is no concern that the discharge current will flow to the.
【0019】図1(c)は、VBB端子48にコレクタ4
9を、入出力端子50にエミッタ51を、VSS端子52
にベース53をそれぞれ電気的に接続したNPNバイポ
ーラ型トランジスタを適用した例である。図1(d)
は、VBB端子54にコレクタ55を、VSS端子56にエ
ミッタ57およびベース58を電気的に接続したNPN
バイポーラ型トランジスタを適用した例である。In FIG. 1C, the collector 4 is connected to the VBB terminal 48.
9, the input / output terminal 50, the emitter 51, and the VSS terminal 52
In this example, an NPN bipolar transistor in which the bases 53 are electrically connected to each other is applied. Figure 1 (d)
Is an NPN in which a collector 55 is electrically connected to the VBB terminal 54 and an emitter 57 and a base 58 are electrically connected to the VSS terminal 56.
This is an example in which a bipolar transistor is applied.
【0020】図1(c)、図1(d)ともにNPNトラ
ンジスタのベース電位は回路上最も低い電位であるVSS
端子に固定されているため、前記図1(a)、前記図1
(b)の場合と同様な効果が期待できる。In both FIGS. 1C and 1D, the base potential of the NPN transistor is VSS, which is the lowest potential in the circuit.
Since it is fixed to the terminal, the above-mentioned FIG.
The same effect as in the case of (b) can be expected.
【0021】図2は、入出力端子電位がVSS端子よりも
低い電位の場合の実施例を示す。この場合は、VSS端子
59に接続する保護回路としてゲート60をVBB端子6
1に電気的に接続したPチャンネル型MOSトランジス
タ62またはベース63をVBB端子61に電気的に接続
したPNPバイポーラ型トランジスタ64を用いる。FIG. 2 shows an embodiment in which the input / output terminal potential is lower than the VSS terminal. In this case, the gate 60 serves as a protection circuit connected to the VSS terminal 59 and the VBB terminal 6
A PNP bipolar transistor 64 in which a P channel type MOS transistor 62 electrically connected to 1 or a base 63 is electrically connected to a VBB terminal 61 is used.
【0022】これにより入出力端子65電位がVSS端子
59電位以下に低下しても保護回路はオンしない。また
VSS端子59と入出力端子65との間に加わる静電気
は、この保護回路を経由して放電されるため、内部回路
66に加わる心配はない。As a result, the protection circuit does not turn on even if the potential of the input / output terminal 65 drops below the potential of the VSS terminal 59. Further, since the static electricity applied between the VSS terminal 59 and the input / output terminal 65 is discharged through this protection circuit, there is no concern that it will be applied to the internal circuit 66.
【0023】図2(a)、図2(b)にPチャンネルM
OSトランジスタを、図2(c)、図2(d)にPNP
バイポーラトランジスタを適用した例を示す。前記構成
により、VSS端子電位よりも低い電位の入出力端子使用
と静電気保護機能を同時に満足することができる。2A and 2B, the P channel M
The OS transistor is shown in FIG. 2 (c) and FIG. 2 (d) as a PNP.
An example in which a bipolar transistor is applied is shown. With the above configuration, the use of the input / output terminal having a potential lower than the VSS terminal potential and the electrostatic protection function can be satisfied at the same time.
【0024】なお、本発明で使用するNPN型またはP
NP型のバイポーラ型トランジスタはラテラル型、バー
ティカル型とも同様の効果が期待できることは言うまで
もない。ただし、MOS集積回路内に形成する場合、新
たなマスクを必要としないラテラル型バイポーラトラン
ジスタがプロセス的、コスト的に有利である。The NPN type or P type used in the present invention
It goes without saying that the same effect can be expected for both the lateral and vertical NP-type bipolar transistors. However, when formed in a MOS integrated circuit, a lateral bipolar transistor which does not require a new mask is advantageous in terms of process and cost.
【0025】また前記図1および図2に示す実施例にお
いて、Nチャンネル型MOSトランジスタ、NPN型バ
イポーラトランジスタ、Pチャンネル型MOSトランジ
スタ、PNP型バイポーラトランジスタなどを半導体素
子上のすべての入出力端子用ボンディングパッド周辺に
設けることにより、静電気放電経路を低インピーダンス
化できる。これにより本発明の保護回路の効果をさらに
高めることができる。In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the N channel type MOS transistor, the NPN type bipolar transistor, the P channel type MOS transistor, the PNP type bipolar transistor, etc. are bonded for all the input / output terminals on the semiconductor element. By providing the pad around the pad, the electrostatic discharge path can have a low impedance. As a result, the effect of the protection circuit of the present invention can be further enhanced.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明は入出力端子電位が電源電圧範囲
を超えた使用に対し、静電気耐量を低下させることなく
その機能を満足させることができる。また、入出力端子
電位が定格上電源電圧範囲を超えない使用であっても、
本発明を適用することにより、ノイズマージンによる入
出力端子電位の変動に対する十分なマージンを確保する
ことができる。なお、本発明による保護回路の適用は、
すべての入出力端子に対して行なうことが最も効果的で
あるが、入出力端子の使用電位に合わせて適用しても効
果は期待できる。According to the present invention, when the input / output terminal potential exceeds the power supply voltage range, the function can be satisfied without lowering the electrostatic resistance. Even if the input / output terminal potential does not exceed the rated power supply voltage range,
By applying the present invention, it is possible to secure a sufficient margin for the fluctuation of the input / output terminal potential due to the noise margin. In addition, the application of the protection circuit according to the present invention,
It is most effective to apply it to all the input / output terminals, but the effect can be expected even if it is applied according to the used potential of the input / output terminals.
【図1】本発明の一実施例に係る半導体装置の保護回路
構成を示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing a protection circuit configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の他の実施例に係る半導体装置の保護回
路構成を示す回路図FIG. 2 is a circuit diagram showing a protection circuit configuration of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
【図3】従来の半導体装置の保護回路構成を示す回路図FIG. 3 is a circuit diagram showing a protection circuit configuration of a conventional semiconductor device.
【図4】従来の半導体装置の保護回路構成を示す回路図FIG. 4 is a circuit diagram showing a protection circuit configuration of a conventional semiconductor device.
【図5】従来の半導体装置の保護回路構成を示す回路図FIG. 5 is a circuit diagram showing a protection circuit configuration of a conventional semiconductor device.
【図6】従来の半導体装置の保護回路構成を示す回路図FIG. 6 is a circuit diagram showing a protection circuit configuration of a conventional semiconductor device.
32,40,48,54,61 高電位設定電源端子
(VBB端子) 33,41 ドレイン 34,46,50,65 入出力端子 35,43 ソース 36,42,52,56,59 低電位設定電源端子
(VSS端子) 37,44,60 ゲート 38,45,47 NチャンネルMOSトランジスタ 39,66 内部回路 49,55 コレクタ 51,57 エミッタ 53,58,63 ベース 62 PチャンネルMOSトランジスタ 64 PNPバイポーラトランジスタ32, 40, 48, 54, 61 High potential setting power supply terminal (VBB terminal) 33, 41 Drain 34, 46, 50, 65 Input / output terminal 35, 43 Source 36, 42, 52, 56, 59 Low potential setting power supply terminal (VSS terminal) 37,44,60 Gate 38,45,47 N-channel MOS transistor 39,66 Internal circuit 49,55 Collector 51,57 Emitter 53,58,63 Base 62 P-channel MOS transistor 64 PNP bipolar transistor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/822
Claims (16)
端子と、前記高電位設定電源端子の設定電位よりも高電
位に設定された入力信号端子または出力信号端子として
用いる入出力端子とを備える半導体装置において、前記
高電位設定電源端子にドレインを、前記入出力端子にソ
ースをそれぞれ電気的に接続するとともに、前記低電位
設定電源端子にゲートを電気的に接続したNチャンネル
型MOSトランジスタを備えたことを特徴とする半導体
装置。1. A high potential setting power supply terminal, a low potential setting power supply terminal, and an input / output terminal used as an input signal terminal or an output signal terminal set to a higher potential than the set potential of the high potential setting power supply terminal. A semiconductor device comprising an N-channel MOS transistor in which a drain is electrically connected to the high potential setting power supply terminal and a source is electrically connected to the input / output terminal, and a gate is electrically connected to the low potential setting power supply terminal. A semiconductor device characterized by being provided.
端子と、前記高電位設定電源端子の設定電位よりも高電
位に設定された入力信号端子または出力信号端子として
用いる入出力端子とを備える半導体装置において、前記
高電位設定電源端子にドレインを、前記低電位設定電源
端子にゲートおよびソースを電気的に接続したNチャン
ネル型MOSトランジスタを備えたことを特徴とする半
導体装置。2. A high potential setting power supply terminal, a low potential setting power supply terminal, and an input / output terminal used as an input signal terminal or an output signal terminal set to a higher potential than the set potential of the high potential setting power supply terminal. A semiconductor device comprising: an N-channel MOS transistor in which a drain is electrically connected to the high potential setting power supply terminal and a gate and a source are electrically connected to the low potential setting power supply terminal.
導体素子上のすべての入出力端子用ボンディングパッド
周辺に設けたことを特徴とする請求項2記載の半導体装
置。3. A semiconductor device according to claim 2, wherein an N-channel type MOS transistor is provided around all the bonding pads for input / output terminals on the semiconductor element.
端子と、前記高電位設定電源端子の設定電位よりも高電
位に設定された入力信号端子または出力信号端子として
用いる入出力端子とを備える半導体装置において、前記
高電位設定電源端子にコレクタを、前記入出力端子にエ
ミッタをそれぞれ電気的に接続するとともに、前記低電
位設定電源端子にベースを電気的に接続したNPN型バ
イポーラトランジスタを備えたことを特徴とする半導体
装置。4. A high potential setting power supply terminal, a low potential setting power supply terminal, and an input / output terminal used as an input signal terminal or an output signal terminal set to a higher potential than the set potential of the high potential setting power supply terminal. A semiconductor device comprising an NPN bipolar transistor in which a collector is electrically connected to the high potential setting power supply terminal and an emitter is electrically connected to the input / output terminal, and a base is electrically connected to the low potential setting power supply terminal. A semiconductor device characterized by the above.
ラテラルNPN型トランジスタを用いたことを特徴とす
る請求項4記載の半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 4, wherein a lateral NPN transistor is used as the NPN bipolar transistor.
端子と、前記高電位設定電源端子の設定電位よりも高電
位に設定された入力信号端子または出力信号端子として
用いる入出力端子とを備える半導体装置において、前記
高電位設定電源端子にコレクタを、前記低電位設定電源
端子にベースおよびエミッタを電気的に接続したNPN
型バイポーラトランジスタを備えたことを特徴とする半
導体装置。6. A high potential setting power supply terminal, a low potential setting power supply terminal, and an input / output terminal used as an input signal terminal or an output signal terminal set to a higher potential than the set potential of the high potential setting power supply terminal. A semiconductor device comprising: an NPN in which a collector is electrically connected to the high potential setting power supply terminal and a base and an emitter are electrically connected to the low potential setting power supply terminal.
Type semiconductor device having a bipolar transistor.
ラテラルNPN型トランジスタを用いたことを特徴とす
る請求項6記載の半導体装置。7. The semiconductor device according to claim 6, wherein a lateral NPN transistor is used as the NPN bipolar transistor.
体素子上のすべての入出力端子用ボンディングパッド周
辺に設けたことを特徴とする請求項6記載の半導体装
置。8. The semiconductor device according to claim 6, wherein an NPN bipolar transistor is provided around all the input / output terminal bonding pads on the semiconductor element.
端子と、前記低電位設定電源端子の設定電位よりも低電
位に設定された入力信号端子または出力信号端子として
用いる入出力端子とを有する半導体装置において、前記
低電位設定電源端子にドレインを、前記入出力端子にソ
ースをそれぞれ電気的に接続するとともに前記高電位設
定電源端子にゲートを電気的に接続したPチャンネル型
MOSトランジスタを備えたことを特徴とする半導体装
置。9. A high potential setting power supply terminal, a low potential setting power supply terminal, and an input / output terminal used as an input signal terminal or an output signal terminal set to a potential lower than a setting potential of the low potential setting power supply terminal. A semiconductor device having a P-channel type MOS transistor in which a drain is electrically connected to the low potential setting power supply terminal and a source is electrically connected to the input / output terminal, and a gate is electrically connected to the high potential setting power supply terminal. A semiconductor device characterized by the above.
源端子と、前記低電位設定電源端子の設定電位よりも低
電位に設定された入力信号端子または出力信号端子とし
て用いる入出力端子とを有する半導体装置において、前
記低電位設定電源端子にドレインを、前記高電位設定電
源端子にゲートおよびソースを電気的に接続したPチャ
ンネル型MOSトランジスタを備えたことを特徴とする
半導体装置。10. A high potential setting power supply terminal, a low potential setting power supply terminal, and an input / output terminal used as an input signal terminal or an output signal terminal set to a potential lower than a setting potential of the low potential setting power supply terminal. A semiconductor device having a P-channel MOS transistor in which a drain is electrically connected to the low potential setting power supply terminal and a gate and a source are electrically connected to the high potential setting power supply terminal.
半導体素子上のすべての入出力端子用ボンディングパッ
ド周辺に設けたことを特徴とする請求項10記載の半導
体装置。11. A semiconductor device according to claim 10, wherein a P-channel type MOS transistor is provided around all the input / output terminal bonding pads on the semiconductor element.
源端子と、前記低電位設定電源端子の設定電位よりも低
電位に設定された入力信号端子または出力信号端子とし
て用いる入出力端子とを有する半導体装置において、前
記低電位設定電源端子にコレクタを、前記入出力端子に
エミッタをそれぞれ電気的に接続するとともに前記高電
位設定電源端子にベースを電気的に接続したPNP型バ
イポーラトランジスタを備えたことを特徴とする半導体
装置。12. A high potential setting power supply terminal, a low potential setting power supply terminal, and an input / output terminal used as an input signal terminal or an output signal terminal set to a potential lower than a setting potential of the low potential setting power supply terminal. A semiconductor device having a PNP type bipolar transistor in which a collector is electrically connected to the low potential setting power supply terminal and an emitter is electrically connected to the input / output terminal, and a base is electrically connected to the high potential setting power supply terminal. A semiconductor device characterized by the above.
て、ラテラルPNP型トランジスタを用いたことを特徴
とする請求項12記載の半導体装置。13. The semiconductor device according to claim 12, wherein a lateral PNP type transistor is used as the PNP type bipolar transistor.
源端子と、前記低電位設定電源端子の設定電位よりも低
電位に設定された入力信号端子または出力信号端子とし
て用いる入出力端子とを有する半導体装置において、前
記低電位設定電源端子にコレクタを、前記高電位設定電
源端子にゲートおよびエミッタを電気的に接続したPN
P型バイポーラトランジスタを備えたことを特徴とする
半導体装置。14. A high potential setting power supply terminal, a low potential setting power supply terminal, and an input / output terminal used as an input signal terminal or an output signal terminal set to a potential lower than a setting potential of the low potential setting power supply terminal. A semiconductor device having a PN in which a collector is electrically connected to the low potential setting power supply terminal and a gate and an emitter are electrically connected to the high potential setting power supply terminal.
A semiconductor device comprising a P-type bipolar transistor.
て、ラテラルPNP型トランジスタを用いたことを特徴
とする請求項14記載の半導体装置。15. The semiconductor device according to claim 14, wherein a lateral PNP transistor is used as the PNP bipolar transistor.
導体素子上のすべての入出力端子用ボンディングパッド
周辺に設けたことを特徴とする請求項14記載の半導体
装置。16. The semiconductor device according to claim 14, wherein the PNP bipolar transistor is provided around all the input / output terminal bonding pads on the semiconductor element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6027927A JPH07235604A (en) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6027927A JPH07235604A (en) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235604A true JPH07235604A (en) | 1995-09-05 |
Family
ID=12234527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6027927A Pending JPH07235604A (en) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07235604A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09293836A (en) * | 1996-04-25 | 1997-11-11 | Rohm Co Ltd | Semiconductor device |
| US6128173A (en) * | 1997-10-16 | 2000-10-03 | Nec Corporation | Semiconductor integrated circuit device having protective transistors with P-N junction broken down earlier than breakdown of gate insulator of component transistors |
| JP2000307070A (en) * | 1999-04-22 | 2000-11-02 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device having protection circuit |
| WO2011108445A1 (en) * | 2010-03-03 | 2011-09-09 | シャープ株式会社 | Esd protection circuit and semiconductor device provided with same |
| JP2013077816A (en) * | 2011-09-14 | 2013-04-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Protection circuit and semiconductor device |
-
1994
- 1994-02-25 JP JP6027927A patent/JPH07235604A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09293836A (en) * | 1996-04-25 | 1997-11-11 | Rohm Co Ltd | Semiconductor device |
| US6128173A (en) * | 1997-10-16 | 2000-10-03 | Nec Corporation | Semiconductor integrated circuit device having protective transistors with P-N junction broken down earlier than breakdown of gate insulator of component transistors |
| JP2000307070A (en) * | 1999-04-22 | 2000-11-02 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device having protection circuit |
| WO2011108445A1 (en) * | 2010-03-03 | 2011-09-09 | シャープ株式会社 | Esd protection circuit and semiconductor device provided with same |
| JP2013077816A (en) * | 2011-09-14 | 2013-04-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Protection circuit and semiconductor device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6442008B1 (en) | Low leakage clamp for E.S.D. protection | |
| JPH09134997A (en) | Electrostatic discharge protection device for semiconductor element | |
| JP3061260B2 (en) | Static electricity protection circuit | |
| US10454269B2 (en) | Dynamically triggered electrostatic discharge cell | |
| US6317306B1 (en) | Electrostatic discharge protection circuit | |
| US6218881B1 (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| JPH07235604A (en) | Semiconductor device | |
| US5598313A (en) | Electrostatic discharge suppression circuit for integrated circuit chips | |
| JP2806532B2 (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| JPH0228362A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| JPH0722617A (en) | ESD protection circuit for semiconductor integrated circuit devices | |
| JPH0212027B2 (en) | ||
| JP3499578B2 (en) | Semiconductor integrated circuit | |
| JPH0379120A (en) | input protection circuit | |
| JP4285792B2 (en) | Electrostatic breakdown protection circuit in semiconductor integrated circuit device | |
| US20020089018A1 (en) | Semiconductor device | |
| JPS61263255A (en) | Surge protecting circuit of semiconductor device | |
| JP3789009B2 (en) | Semiconductor input / output circuit | |
| JPH06244371A (en) | Semiconductor device | |
| JP2839624B2 (en) | Semiconductor integrated circuit | |
| JP2634362B2 (en) | Input/Output Protection Circuit | |
| US5513064A (en) | Method and device for improving I/O ESD tolerance | |
| KR0158626B1 (en) | Static electricity protection circuit of power terminal | |
| JPH0770689B2 (en) | Semiconductor circuit | |
| JPH0532908B2 (en) |