JPH10321805A - 入力保護回路 - Google Patents

入力保護回路

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JPH10321805A
JPH10321805A JP10110570A JP11057098A JPH10321805A JP H10321805 A JPH10321805 A JP H10321805A JP 10110570 A JP10110570 A JP 10110570A JP 11057098 A JP11057098 A JP 11057098A JP H10321805 A JPH10321805 A JP H10321805A
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】流入された静電気を効率的に放電し得る入力保
護回路を提供する。 【解決手段】ベースが基板電圧VBB ライン14に連結さ
れ、基板電圧VBライン14からダイオードD1を経て接
地電圧VSS 端子に連結されたバイポーラトランジスタB
1〜B4を隣接する各パッドPAD1〜PAD5間にそ
れぞれ接続し、N+ 領域10とのバイポーラ動作を行っ
て流入された静電気をパッドPAD1から隣接するパッ
ドPAD2に放電し、P+ 領域12を経て基板電圧VBB
ライン14に放電された電荷を、基板電圧VBB ライン1
4と接地電圧VSS 端子との接合を経て接地電圧VSS 端子
に放電する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電気放電(Elec
tro Static Discharge:以下、ESD と称する)の入力保
護回路に係るもので、より詳しくは、流入した静電気を
効率的に放電し得る入力保護回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の入力保護回路においては、図4に
示したように、各パッド毎に、パッド1と内部回路3と
の間にバイポーラトランジスタ2が接続されて構成され
ていた。バイポーラトランジスタ2のベースは基板電圧
(VBB) 端子に、エミッタは接地電圧(VSS) 端子に、コレ
クタはパッド1及び内部回路3の双方に、それぞれ接続
されている。
【0003】図5はバイポーラトランジスタ2の断面を
示す。図5に示すように、バイポーラトランジスタ2
は、半導体基板内に形成されたPウェル4と、半導体基
板の表面に形成されたフィールド酸化膜5と、Pウェル
4内に形成され、コレクタを形成しているN+ 領域6a
と、Pウェル4内に形成され、エミッタを形成している
+ 領域6bとからなっている。
【0004】以下、このように構成された従来の入力保
護回路の動作を説明する。各パッド1を経て静電気が入
力すると、N+ 領域6a,6bとPウェル4との間にお
いて降伏(Break down)が起こり、Pウェル4の電位が
上昇する。このため、Pウェル4と接地電圧VSS (N+
領域6b)との間のバイポーラ動作により静電気が放電
されるようになっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の入
力保護回路においては、各パッド毎に別途の入力保護回
路が設けられているため、静電気が注入されるときに、
静電気の放電パスが極めて小さいものとなっていた。こ
のため、大きい静電気が入力されると、放電パスの容量
を超えることがあり、静電気の放電が適切に行われない
という不都合な点があった。
【0006】そこで、本発明の目的は、静電気の量の大
小にかかわらず、入力された静電気を適切に放電し得る
入力保護回路を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の請求項1に記載の入力保護回路は、半導体
基板内のPウェル上に形成された複数のパッド(PAD1〜
PAD5)と、隣接したパッド(PAD1〜PAD5)間に形成され
る第1放電パスと、各パッド(PAD1〜PAD5)と接地電圧
(VSS) との間に形成される第2放電パスと、を有する構
成とした。
【0008】この請求項1に係る入力保護回路において
は、入力された静電気は第1放電パス及び第2放電パス
を通って接地電圧に放電される。即ち、請求項1に係る
入力保護回路においては、隣接する各パッドを相互に連
結して多段階の放電ループを形成する。このため、静電
気に対する耐圧が向上し、多量の静電気であっても、支
障なく放電することができる。
【0009】また、流入した静電気は複数のパッド間に
おいて相互に連結された第1放電パス及び第2放電パス
を通って多段階にわたって放電されるため、結果的に、
静電気を低減させることができる。請求項2に記載され
ているように、前記複数のパッド(PAD1〜PAD5)は、前
記Pウェル内に形成されたN+ 領域と接続される。この
+ 領域の内部には、該N + 領域よりも深い深さを有す
るN+ ウェルが形成されており、接合抵抗を低減するこ
とができるようになっている。
【0010】請求項3に記載されているように、前記第
2放電パスは、前記Pウェルと接地電極間に形成された
ダイオードから形成することができる。パッドから供給
された静電荷はこの該ダイオードを経て放電される。請
求項4に記載されているように、各ダイオードは、例え
ば、前記Pウェル内に形成されたP+ 領域及びN+ 領域
に形成され、前記N+ 領域に接地電極が接続するように
形成することができる。
【0011】或いは、請求項5に記載されているよう
に、前記各ダイオードは、第1N+ 領域と平行に形成さ
れ、接地電極が接続された第2N+ 領域と、前記Pウェ
ルとの間に形成することができる。本発明のうち、請求
項6に記載の入力保護回路は、半導体基板内に形成され
た第1導電型ウェルと、該第1導電型ウェル上に形成さ
れた複数のパッド(PAD1〜PAD5)と、隣接したパッド
(PAD1〜PAD5)間に形成されたバイポーラトランジスタ
と、前記第1導電型ウェルと接地電極間に形成されたダ
イオードと、を備えて構成されることを特徴とする。
【0012】請求項7に記載されているように、前記バ
イポーラトランジスタは、基板電圧電極をベース電極と
し、隣接する各パッドをそれぞれコレクタ電極及びエミ
ッタ電極とすることができる。更に、請求項8に記載さ
れているように、前記ダイオードは、前記第1導電型ウ
ェル内に形成され、第2導電型不純物領域に接続された
接地電極及び第1導電型ウェルに接続されて構成するこ
とができる。
【0013】請求項9に記載されているように、前記第
1導電型は、N型及びP型のいずれか一方であり、前記
第2導電型は他方である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態を
図1〜図3を用いて説明する。図1は本実施形態に係る
入力保護回路の回路図であり、図2は同入力保護回路の
平面図であり、図3は図2のA−B矢視断面図である。
本実施形態に係る入力保護回路においては、図1に示し
たように、隣接するパッドPAD1〜PAD5の間にそ
れぞれバイポーラトランジスタB1〜B4が接続され、
それらバイポーラトランジスタB1〜B4のベースは基
板電圧(VBB) ライン14及びダイオードD1を経て接地
電圧(VSS) 端子に接続されている。バイポーラトランジ
スタB1〜B4が第1放電パスを形成している。
【0015】各パッドPAD1〜PAD5とバイポーラ
トランジスタB1〜B4のベース間には、ダイオードD
2が並列に連結されている。更に、それらパッドPAD
1〜PAD5とバイポーラトランジスタB1〜B4のベ
ース間には、抵抗R及びダイオードD3の直列回路が前
記ダイオードD2に並列に接続されている。ダイオード
D1,D3が第2放電パスを形成している。抵抗Rとダ
イオードD3との接続点には内部回路3が接続されてい
る。前記第2放電パスは、初期バイポーラトランジスタ
がターンオンされる前に流入される電荷の一部が抵抗
R、ダイオードD3及びダイオードD1 を介して接地電
圧(VSS) 端子に放電されるパスを意味する。尚、ダイオ
ードD2は、バイポーラトランジスタのPN接合により
自然に形成されるものである。
【0016】図3に示すように、相互に隣接するパッド
PAD1とパッドPAD2との間に形成され、抵抗Rと
して作用するN+ 領域10は、メタルオプション(Meta
l Option)処理を行って、抵抗値の再調整を可能にして
いる。更に、接合容量(Junction Capacitance)を減少
させるため、Nウェル11をN+ 領域10の内部におい
てN+ 領域10よりも深く形成した。
【0017】更に、各パッドの周辺にP+ 領域12を形
成し、N+ 領域10からPウェル13に流入される電荷
が、容易にP+ 領域12を経て基板電圧VBB ライン14
に伝達されるようになっている。このとき、総接合容量
は、従来技術(静電容量は3〜4pf)に比べて1/3程
度減少した値である2pf未満になるように構成する。図
3に示すように、各バイポーラトランジスタB1〜B4
は、Pウェル13内に形成されたP+ 領域12に接続さ
れる基板電圧(VBB) ライン14に接続する部分をベース
電極とし、隣接する各パッドPAD1,PAD2をそれ
ぞれコレクタ電極及びエミッタ電極として構成される。
【0018】また、図2に示すように、各パッドPAD
1〜PAD5には突出部15,16が相互に平行に形成
されている。各バイポーラトランジスタB1〜B4のコ
レクタ電極及びエミッタ電極は、各パッドPAD1〜P
AD5の突出部15,16と直交する基板電圧(VBB) ラ
イン14及び絶縁層5(図3参照)を介して形成されて
いる。尚、図中、B5,B6は、バイポーラトランジス
タを示す。
【0019】以下、このように構成された入力保護回路
の動作を説明する。先ず、N+ 領域10を経てパッドP
AD1に静電気が流入すると、N+ 領域10とPウェル
13との間の降伏により、電荷がPウェル13側に流入
される。Pウェル13に流入された電荷は、P+ 領域1
2を経て基板電圧VBB ライン14に放電され、且つ、隣
接するN+ 領域10との間でバイポーラ動作が行われ、
静電気はパッドPAD2に流入される。このとき、P+
領域12を経て基板電圧VBBライン14に放電された電
荷は、基板電圧VBB と接地電圧VSS との接合により、接
地電圧VSS に放電される。
【0020】パッドPAD2に流入された電荷は、パッ
ドPAD1と同様な過程により、一部は基板電圧VBB ラ
イン14に放電され、一部は隣接したパッドPAD3と
の間でバイポーラ動作を行ってパッドPAD3に放電さ
れる。以上の動作を隣接するパッドPAD1〜PAD5
の間で繰り返すことにより、動作を終了するようになっ
ている。
【0021】本実施形態に係る入力保護回路では、接地
電圧VSS を最終放電パスとして形成したが、電源電圧
(図示せず)ラインを最終放電パスとして形成すること
もできる。更に、接地電圧VSS に放電された静電気が、
放電を容易に行うため、接地電圧VSS ラインと電源電圧
ラインを接続する放電パスを用いることもできる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る入力保
護回路においては、各パッドを相互連結して多段階の放
電ループを形成するため、静電気に対する耐圧を向上し
得るという効果がある。又、流入した静電気は、複数の
パッド間に相互連結されたバイポーラトランジスタを経
て多段階に放電され、更に、基板電圧VBB ラインを経て
放電されるため、静電気を低減し得るという効果があ
る。
【0023】更に、N+領域の内方側にNウェルを形成
しているため、接合キャパシタンスを低減し得るという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る入力保護回路の回路
図である。
【図2】図1に示した入力保護回路の平面図である。
【図3】図2のA−B線矢視断面図である。
【図4】従来の入力保護回路の回路図である。
【図5】従来の入力保護回路のレイアウトを示した図で
ある。
【符号の説明】
3 内部回路 5 フィールド酸化膜 10 N+ 領域 11 Nウェル 12 P+ 領域 13 Pウェル 14 基板電圧ライン 15,16 突出部 B1〜B6 バイポーラトランジスタ D1〜D3 ダイオード PAD1〜PAD5 パッド VBB 基板電圧 VSS 接地電圧

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板内のPウェル上に形成された
    複数のパッド(PAD1〜PAD5)と、 隣接したパッド(PAD1〜PAD5)間に形成される第1放電
    パスと、 各パッド(PAD1〜PAD5)と接地電圧(VSS) との間に形成
    される第2放電パスと、 を有することを特徴とする入力保護回路。
  2. 【請求項2】 前記複数のパッド(PAD1〜PAD5)は、前
    記Pウェル内に形成されたN+ 領域と接続され、該N+
    領域の内部には該N+ 領域よりも深い深さを有するN+
    ウェルが形成されていることを特徴とする請求項1記載
    の入力保護回路。
  3. 【請求項3】 前記第2放電パスは、前記Pウェルと接
    地電極間に形成されたダイオードからなり、前記パッド
    から供給された静電荷が前記ダイオードを経て放電する
    ように形成されることを特徴とする請求項1記載の入力
    保護回路。
  4. 【請求項4】 前記各ダイオードは、前記Pウェル内に
    形成されたP+ 領域及びN+ 領域に形成され、前記N+
    領域に接地電極が接続されたことを特徴とする請求項3
    記載の入力保護回路。
  5. 【請求項5】 前記各ダイオードは、第1N+ 領域と平
    行に形成され、接地電極が接続された第2N+ 領域と、
    前記Pウェルとの間に形成されることを特徴とする請求
    項3記載の入力保護回路。
  6. 【請求項6】 半導体基板内に形成された第1導電型ウ
    ェルと、 該第1導電型ウェル上に形成された複数のパッド(PAD1
    〜PAD5)と、 隣接したパッド(PAD1〜PAD5)間に形成されたバイポー
    ラトランジスタと、 前記第1導電型ウェルと接地電極間に形成されたダイオ
    ードと、 を備えて構成されることを特徴とする入力保護回路。
  7. 【請求項7】 前記バイポーラトランジスタは、基板電
    圧電極をベース電極とし、隣接する各パッドをそれぞれ
    コレクタ電極及びエミッタ電極とすることを特徴とする
    請求項6記載の入力保護回路。
  8. 【請求項8】 前記ダイオードは、前記第1導電型ウェ
    ル内に形成され、第2導電型不純物領域に接続された接
    地電極及び第1導電型ウェルに接続されて構成されるこ
    とを特徴とする請求項6記載の入力保護回路。
  9. 【請求項9】 前記第1導電型は、N型及びP型のいず
    れか一方であり、前記第2導電型は他方であることを特
    徴とする請求項6〜8のいずれか1つに記載の入力保護
    回路。
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