JPH11220094A - Input protection circuit - Google Patents
Input protection circuitInfo
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- JPH11220094A JPH11220094A JP1955998A JP1955998A JPH11220094A JP H11220094 A JPH11220094 A JP H11220094A JP 1955998 A JP1955998 A JP 1955998A JP 1955998 A JP1955998 A JP 1955998A JP H11220094 A JPH11220094 A JP H11220094A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回路のレイアウト面積を縮小でき、保護能力
を低下させることなく入力容量の増加を抑制できる入力
保護回路を提供するを実現する。
【解決手段】 抵抗部20aにおいて抵抗素子R1と寄
生容量からなるローパスフィルタによって、静電気など
により入力パッド10aに発生した高電圧パルス信号の
ピークレベルを抑制する。抑制したパルス信号のピーク
レベルが電源電圧VCCを越えた場合、或いはピークレベ
ルが接地電位GNDより低い場合に、電圧制限回路30
aにより、パルス信号のピークレベルがクランプされ、
ほぼ接地電位GNDレベルと電源電圧VCCレベルとの間
に制限されるので、入力バッファ40の入力端子に印加
された信号のレベルがこの範囲内に限定され、静電気に
よる入力バッファ40および内部回路の破壊が防止され
る。また、入力パッドの寄生容量を低減でき、入力保護
回路のレイアウト面積の縮小を実現できる。
(57) [Problem] To provide an input protection circuit capable of reducing a circuit layout area and suppressing an increase in input capacitance without lowering protection capability. A low-pass filter including a resistance element and a parasitic capacitance in a resistance section suppresses a peak level of a high-voltage pulse signal generated on an input pad due to static electricity or the like. When the peak level of the suppressed pulse signal exceeds the power supply voltage V CC or when the peak level is lower than the ground potential GND, the voltage limiting circuit 30
a clamps the peak level of the pulse signal,
Because it is limited to approximately between the ground potential GND level and the power supply voltage V CC level, the level of the signal applied to the input terminal of the input buffer 40 is limited to within this range, the input buffer 40 and the internal circuit due to static electricity Destruction is prevented. Further, the parasitic capacitance of the input pad can be reduced, and the layout area of the input protection circuit can be reduced.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ICチップの入力
パッドと内部回路の入力端子との間に形成され、静電気
により入力パッドに発生した高電圧のパルスのピーク電
圧を抑制し、ICチップの静電耐圧の向上を図り、静電
気によるICチップの破壊を防ぐ入力保護回路に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an IC chip formed between an input pad of an IC chip and an input terminal of an internal circuit, which suppresses a peak voltage of a high voltage pulse generated at the input pad due to static electricity. The present invention relates to an input protection circuit that improves electrostatic withstand voltage and prevents damage to an IC chip due to static electricity.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年半導体集積回路(IC回路)の高速
化が進むにつれて、入力容量を増加させることなく、ま
た信号遅延を発生させることなくICチップの静電耐圧
を確保し、静電気に起因するICチップの破壊を防止す
ることが益々重要となってきている。この目的を達成す
るために、一般的にICチップの入力パッドと内部回路
の入力端子との間に入力保護回路が設けられている。2. Description of the Related Art In recent years, as the speed of a semiconductor integrated circuit (IC circuit) has increased, the electrostatic breakdown voltage of an IC chip has been ensured without increasing the input capacitance and without causing a signal delay. It is becoming increasingly important to prevent the destruction of IC chips. In order to achieve this object, an input protection circuit is generally provided between an input pad of an IC chip and an input terminal of an internal circuit.
【0003】図6は一般的にICチップに形成されてい
る入力保護回路の一例を示している。図示のように、本
例の入力保護回路は、入力パッド10、抵抗部20、電
圧制限回路30および入力バッファ40により構成され
ている。入力パッド10は、例えば、アルミニウム(A
l)からなる金属配線層において形成される。抵抗部2
0は、入力パッド10と電圧制限回路30との間に形成
された抵抗素子R1からなり、抵抗素子R1は通常配線
による寄生抵抗素子、或いは拡散層によって挿入された
抵抗素子である。電圧制限回路30は、pMOSトラン
ジスタ31とnMOSトランジスタ32とにより構成さ
れている。pMOSトランジスタ31のゲート電極とソ
ース拡散層はともに電源電圧VCCに接続され、nMOS
トランジスタ32のゲート電極とソース拡散層はともに
共通電位、例えば接地電位GNDに接続されている。抵
抗部20と入力バッファ40の入力端子との間に、例え
ば金属配線33からなる信号線が形成され、pMOSト
ランジスタ31とnMOSトランジスタ32のドレイン
拡散層は、ともに金属配線33に接続されている。FIG. 6 shows an example of an input protection circuit generally formed on an IC chip. As illustrated, the input protection circuit of the present example includes an input pad 10, a resistance unit 20, a voltage limiting circuit 30, and an input buffer 40. The input pad 10 is made of, for example, aluminum (A
1) formed in the metal wiring layer. Resistance part 2
Numeral 0 denotes a resistance element R1 formed between the input pad 10 and the voltage limiting circuit 30, and the resistance element R1 is a parasitic resistance element formed by a normal wiring or a resistance element inserted by a diffusion layer. The voltage limiting circuit 30 includes a pMOS transistor 31 and an nMOS transistor 32. The gate electrode and the source diffusion layer of the pMOS transistor 31 are connected to the power supply voltage V CC, nMOS
The gate electrode and the source diffusion layer of the transistor 32 are both connected to a common potential, for example, a ground potential GND. A signal line composed of, for example, a metal wiring 33 is formed between the resistance section 20 and the input terminal of the input buffer 40, and the drain diffusion layers of the pMOS transistor 31 and the nMOS transistor 32 are both connected to the metal wiring 33.
【0004】図7は、上述した入力保護回路の等価回路
を示している。図示のように、当該等価回路において、
入力パッド10と接地電位GNDとの間に、寄生容量C
p1が存在し、抵抗素子R1と接地電位GNDとの間
に、寄生容量Cp2が存在する。また、電圧制限回路3
0において、pMOSトランジスタ31は、金属配線3
3から電源電圧VCCに向かって順方向となるダイオード
D1を構成し、nMOSトランジスタ32は、接地電位
GNDから金属配線33に向かって順方向となるダイオ
ードD2を構成している。金属配線33と電源電圧VCC
との間に、pMOSトランジスタ31のドレイン拡散ジ
ャンクション容量からなる寄生容量Cp3が存在し、金
属配線33と接地電位GNDとの間に、nMOSトラン
ジスタ32のドレイン拡散ジャンクション容量からなる
寄生容量Cp4が存在する。入力バッファ40は、pM
OSトランジスタ41とnMOSトランジスタ42によ
り構成されている。pMOSトランジスタ41のゲート
はnMOSトランジスタ42のゲートとともに金属配線
33に接続されている。pMOSトランジスタ41のソ
ース拡散層は電源電圧VCCに接続され、nMOSトラン
ジスタ42のソース拡散層は接地電位GNDに接続され
ている。さらに、pMOSトランジスタ41とnMOS
トランジスタ42のドレイン同士が共通に接続され、そ
の接続点は図示していない内部回路の入力端子に接続さ
れている。FIG. 7 shows an equivalent circuit of the above-mentioned input protection circuit. As shown, in the equivalent circuit,
A parasitic capacitance C is provided between the input pad 10 and the ground potential GND.
p1 exists, and a parasitic capacitance Cp2 exists between the resistance element R1 and the ground potential GND. Also, the voltage limiting circuit 3
0, the pMOS transistor 31 is connected to the metal wiring 3
3 toward the power supply voltage V CC constitute the diode D1 as a forward direction, nMOS transistor 32 forms a diode D2 whose forward direction toward the metal wires 33 from the ground potential GND. Metal wiring 33 and power supply voltage V CC
A parasitic capacitance Cp3 composed of the drain diffusion junction capacitance of the pMOS transistor 31 exists between the metal wiring 33 and the ground potential GND, and a parasitic capacitance Cp4 composed of the drain diffusion junction capacitance of the nMOS transistor 32 exists between the metal wiring 33 and the ground potential GND. . The input buffer 40 has pM
It comprises an OS transistor 41 and an nMOS transistor 42. The gate of the pMOS transistor 41 is connected to the metal wiring 33 together with the gate of the nMOS transistor 42. The source diffusion layer of the pMOS transistor 41 is connected to the power source voltage V CC, the source diffusion layer of the nMOS transistor 42 is connected to the ground potential GND. Further, the pMOS transistor 41 and the nMOS
The drains of the transistors 42 are commonly connected, and the connection point is connected to an input terminal of an internal circuit (not shown).
【0005】図8および図9は、図7に示す等価回路の
各部の信号波形を示し、本例の入力保護回路の原理を示
している。図8に示すように、例えば静電気などによ
り、入力パッド10に瞬間的に高電圧を持つ正のパルス
信号が発生される。抵抗素子R1と電圧制限回路30の
寄生容量Cp3,Cp4によりローパスフィルタが形成
されるので、入力パッドに現れたパルスの高周波成分が
抑制され、パルスのピーク電圧が抑えられる。FIGS. 8 and 9 show signal waveforms at various parts of the equivalent circuit shown in FIG. 7, and show the principle of the input protection circuit of this embodiment. As shown in FIG. 8, for example, a positive pulse signal having a high voltage is instantaneously generated at the input pad 10 due to static electricity or the like. Since a low-pass filter is formed by the resistance element R1 and the parasitic capacitances Cp3 and Cp4 of the voltage limiting circuit 30, high-frequency components of the pulse appearing on the input pad are suppressed, and the peak voltage of the pulse is suppressed.
【0006】ローパスフィルタにより抑制されたパルス
のピーク電圧が電源電圧VCCより高い場合に、電圧制限
回路30においてダイオードD1が導通状態にあり、パ
ルスにより金属配線33に蓄積した電荷はダイオードD
1を通り電源側へ抜けるため、金属配線33の電位は電
源電圧VCCレベルにクランプされる。When the peak voltage of the pulse suppressed by the low-pass filter is higher than the power supply voltage V CC , the diode D1 is in a conductive state in the voltage limiting circuit 30, and the electric charge accumulated in the metal wiring 33 by the pulse becomes the diode D1.
1, the potential of the metal wiring 33 is clamped to the power supply voltage V CC level.
【0007】さらに、図9に示すように、例えば静電気
により入力パッド10に高電圧を持つ負のパルスが現れ
た場合に、抵抗素子R1と電圧制限回路30の寄生容量
Cp3,Cp4によりローパスフィルタが形成されるの
で、入力パッドに発生したパルスの高周波成分が抑制さ
れ、パルスのピーク電圧が抑えられる。さらに、ローパ
スフィルタにより抑制された負のパルスの電位が接地電
位GNDより低い場合に、ダイオードD2が導通状態に
あり、接地線側に蓄積した電荷がダイオードD2を通り
金属配線33に抜けるため、金属配線33の電位は接地
電位GNDレベルにクランプされる。Further, as shown in FIG. 9, when a negative pulse having a high voltage appears on the input pad 10 due to, for example, static electricity, a low-pass filter is formed by the resistor R1 and the parasitic capacitances Cp3 and Cp4 of the voltage limiting circuit 30. As a result, the high frequency component of the pulse generated at the input pad is suppressed, and the peak voltage of the pulse is suppressed. Further, when the potential of the negative pulse suppressed by the low-pass filter is lower than the ground potential GND, the diode D2 is in a conductive state, and the charges accumulated on the ground line side pass through the diode D2 to the metal wiring 33, so that the metal The potential of the wiring 33 is clamped to the ground potential GND level.
【0008】上述したように、静電気などにより入力パ
ッド10に高電圧の正または負のパルスが発生した場合
に、抵抗素子R1と寄生容量Cp3,Cp4とにより構
成されたローパスフィルタにより、発生したパルスのピ
ーク電圧が抑制される。さらに、抑制されたパルスのピ
ーク電圧が電源電圧VCCを越えたとき、ダイオードD1
が導通し、入力信号線である金属配線33の電位が電源
電圧VCCレベルにクランプされる。またはローパスフィ
ルタにより抑制されたパルスのピーク電圧が接地電位G
NDより低いとき、ダイオードD2が導通し、入力信号
線の電位が接地電位GNDレベルにクランプされる。As described above, when a high-voltage positive or negative pulse is generated on the input pad 10 due to static electricity or the like, the pulse generated by the low-pass filter including the resistance element R1 and the parasitic capacitances Cp3 and Cp4. Is suppressed. Further, when the peak voltage of the suppressed pulse exceeds the power supply voltage V CC , the diode D1
Is conducted, and the potential of the metal wiring 33 as an input signal line is clamped to the level of the power supply voltage V CC . Alternatively, the peak voltage of the pulse suppressed by the low-pass filter is equal to the ground potential G.
When the voltage is lower than ND, the diode D2 conducts, and the potential of the input signal line is clamped to the level of the ground potential GND.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の入力保護回路の保護能力を上げるために、電圧制限
回路30につく寄生容量Cp3,Cp4の容量値を上げ
ること、即ち、pMOSトランジスタ31とnMOSト
ランジスタ32のサイズを大きくすることと、抵抗素子
R1の抵抗値を上げることとが有効である。しかし、抵
抗素子R1の抵抗値を大きくとることは、抵抗自体の焼
損を招いたり、または入力信号の遅延を大きくさせる結
果となり、抵抗値の増加には限度があるので、電圧制限
回路30のトランジスタのサイズを大きくすることが必
要である。一方、入力パッド10からみた回路の入力容
量は、寄生容量Cp1〜Cp5の容量の和である。入力
容量は外部回路がICチップを駆動する際の負荷容量と
なるため、可能な限り小さくすることが望ましい。従っ
て、従来の入力保護回路においては、入力保護回路のサ
イズは、希望の入力保護能力と入力容量の許容値とのト
レードオフによって決定しなければならないという不利
益がある。By the way, in order to increase the protection capability of the above-mentioned conventional input protection circuit, it is necessary to increase the capacitance values of the parasitic capacitances Cp3 and Cp4 attached to the voltage limiting circuit 30, that is, to increase the pMOS transistor 31. It is effective to increase the size of the nMOS transistor 32 and increase the resistance value of the resistance element R1. However, increasing the resistance value of the resistance element R1 results in burning of the resistance itself or increasing the delay of an input signal, and there is a limit to the increase in the resistance value. It is necessary to increase the size of. On the other hand, the input capacitance of the circuit viewed from the input pad 10 is the sum of the capacitances of the parasitic capacitances Cp1 to Cp5. Since the input capacitance becomes a load capacitance when the external circuit drives the IC chip, it is desirable to make the input capacitance as small as possible. Therefore, in the conventional input protection circuit, there is a disadvantage that the size of the input protection circuit must be determined by a trade-off between the desired input protection capability and the allowable value of the input capacitance.
【0010】さらに、入力パッド10は、ボンディン
グ、プロービングなどを行うため大面積が必要であり、
金属配線と基板との間に大きな寄生容量が発生する。こ
の寄生容量が無駄な容量として入力容量に付加され、I
Cチップの入力容量の増加を招く。Furthermore, the input pad 10 needs a large area for performing bonding, probing, and the like.
A large parasitic capacitance occurs between the metal wiring and the substrate. This parasitic capacitance is added to the input capacitance as useless capacitance, and I
This causes an increase in the input capacitance of the C chip.
【0011】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、従来の入力保護回路に無駄であ
った入力パッドの寄生容量を入力保護機能に寄与させる
ことにより、レイアウト面積を縮小でき、入力容量の増
加を抑制できる入力保護回路を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the layout area by making the parasitic capacitance of the input pad useless for the conventional input protection circuit to contribute to the input protection function. An object of the present invention is to provide an input protection circuit which can be reduced in size and can suppress an increase in input capacitance.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の入力保護回路は、半導体基板表面に少なく
とも当該半導体基板と電気的に分離して成層された第1
金属配線層と、上記第1金属配線層の表面に上記第1金
属配線層と電気的に分離して成層された第2金属配線層
とを有する入力保護回路であって、上記第2金属配線層
に形成された入力パッドと、上記入力パッドの下部に、
上記第1金属配線層に上記入力パッドに応じて形成され
た金属配線領域と、上記第1金属配線層に形成された上
記金属配線領域と上記第2金属配線層に形成された上記
入力パッドとの間に形成された抵抗素子とを有する。In order to achieve the above object, an input protection circuit according to the present invention comprises a first substrate formed on a surface of a semiconductor substrate at least electrically separated from the semiconductor substrate.
An input protection circuit comprising: a metal wiring layer; and a second metal wiring layer formed on a surface of the first metal wiring layer so as to be electrically separated from the first metal wiring layer. An input pad formed in a layer, and below the input pad,
A metal wiring region formed in the first metal wiring layer according to the input pad; a metal wiring region formed in the first metal wiring layer; and an input pad formed in the second metal wiring layer. And a resistance element formed between them.
【0013】また、本発明の入力保護回路は、半導体基
板表面に少なくとも当該半導体基板と電気的に分離して
成層された第1金属配線層と、上記第1金属配線層の表
面に上記第1金属配線層と電気的に分離して成層された
第2金属配線層とを有する入力保護回路であって、上記
第2金属配線層に形成された入力パッドと、上記入力パ
ッドの下部に、上記第1金属配線層に上記入力パッドに
応じて形成された金属配線領域と、上記第1金属配線層
に形成された上記金属配線領域と上記第2金属配線層に
形成された上記入力パッドとの間に形成された抵抗素子
と、入力端子が上記金属配線領域に接続されている入力
バッファとを有する。The input protection circuit according to the present invention further comprises a first metal wiring layer formed on the surface of the semiconductor substrate at least electrically separated from the semiconductor substrate, and a first metal wiring layer formed on the surface of the first metal wiring layer. An input protection circuit having a metal wiring layer and a second metal wiring layer electrically separated and formed, wherein the input pad formed on the second metal wiring layer, and the input pad below the input pad, A metal wiring region formed in the first metal wiring layer in accordance with the input pad; and a metal wiring region formed in the first metal wiring layer and the input pad formed in the second metal wiring layer. The semiconductor device includes a resistance element formed therebetween and an input buffer having an input terminal connected to the metal wiring region.
【0014】また、本発明では、好適には、上記第1金
属配線層に形成された上記金属配線領域は、上記入力パ
ッドとほぼ同じサイズ、または上記入力パッドより大き
く形成される。In the present invention, preferably, the metal wiring region formed in the first metal wiring layer is formed to be substantially the same size as the input pad or larger than the input pad.
【0015】さらに、本発明では、好適には、上記第1
金属配線層において、上記金属配線領域と上記入力バッ
ファの入力端子との間に形成された金属配線を有し、ア
ノードが上記金属配線に接続され、カソードが上記電源
電圧に接続されている第1のダイオードと、アノードが
共通電位に接続され、カソードが上記金属配線に接続さ
れている第2のダイオードとを有し、さらにまた、上記
入力バッファは、ゲート電極が上記金属配線に接続さ
れ、ソース拡散層が電源電圧に接続されている第1導電
型絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、ゲート電極が
上記金属配線に接続され、ソース拡散層が共通電位に接
続され、ドレインが上記第1導電型絶縁ゲート型電界効
果トランジスタのドレインとともに内部回路の入力端子
に接続されている第2導電型絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタとを有する。Furthermore, in the present invention, preferably, the first
A first metal wiring layer having a metal wiring formed between the metal wiring region and the input terminal of the input buffer, an anode connected to the metal wiring, and a cathode connected to the power supply voltage; And a second diode having an anode connected to a common potential and a cathode connected to the metal wiring. The input buffer further includes a gate electrode connected to the metal wiring, a source A first conductivity type insulated gate field effect transistor having a diffusion layer connected to a power supply voltage; a gate electrode connected to the metal wiring; a source diffusion layer connected to a common potential; A second conductivity type insulated gate field effect transistor connected to the input terminal of the internal circuit together with the drain of the gate field effect transistor.
【0016】本発明によれば、半導体基板の表面に第1
金属配線層が形成され、さらにその表面に第2金属配線
層が形成され、当該第2金属配線層に入力パッドが形成
され、その下部の第1金属配線層に入力パッドとほぼ同
じサイズまたは入力パッドより大きい金属配線領域が形
成される。当該金属配線領域と入力パッドとの間に抵抗
素子が形成され、さらに金属領域と入力バッファの入力
端子との間に金属配線からなる信号線が形成され、当該
信号線と電源電圧または当該信号線と共通電位との間
に、それぞれダイオードが形成される。第1金属配線層
と基板間にまたは第1金属配線層と第2金属配線層との
間にそれぞれ寄生容量が存在し、上記抵抗素子および上
記第1金属配線層と上記基板間の寄生容量によりローパ
スフィルタが形成され、入力パッドに静電気などにより
高電圧のパルスが発生した場合に、当該ローパスフィル
タによりパルスの高周波数成分が減衰され、パルスのピ
ーク電圧が抑制される。さらに抑制されたパルスのピー
クレベルが電源電圧より高いまたは共通電位より低い場
合に、ダイオードによりパルスのピークレベルがほぼ電
源電圧または共通電位にクランプされる。According to the present invention, the first surface is provided on the surface of the semiconductor substrate.
A metal wiring layer is formed, a second metal wiring layer is further formed on the surface thereof, an input pad is formed on the second metal wiring layer, and a first metal wiring layer below the metal pad has substantially the same size or input as the input pad. A metal wiring area larger than the pad is formed. A resistance element is formed between the metal wiring region and the input pad, and a signal line made of a metal wiring is formed between the metal region and the input terminal of the input buffer. The signal line and the power supply voltage or the signal line are formed. And a common potential, respectively, a diode is formed. A parasitic capacitance exists between the first metal wiring layer and the substrate or between the first metal wiring layer and the second metal wiring layer, and the parasitic capacitance exists between the resistance element and the parasitic capacitance between the first metal wiring layer and the substrate. When a low-pass filter is formed and a high-voltage pulse is generated on the input pad due to static electricity or the like, the high-frequency component of the pulse is attenuated by the low-pass filter, and the peak voltage of the pulse is suppressed. Further, when the peak level of the suppressed pulse is higher than the power supply voltage or lower than the common potential, the diode clamps the peak level of the pulse to approximately the power supply voltage or the common potential.
【0017】この結果、静電気破壊を防止する保護能力
を低下させることなく、ICチップの入力容量が低減で
きるので、外部駆動回路の負荷を小さく確保でき、動作
速度の向上を実現できる。また、ダイオードを構成する
MOSトランジスタのサイズを小さくでき、回路レイア
ウト面積の縮小が図れる。As a result, the input capacitance of the IC chip can be reduced without lowering the protection ability for preventing electrostatic breakdown, so that the load on the external drive circuit can be kept small and the operation speed can be improved. Further, the size of the MOS transistor constituting the diode can be reduced, and the circuit layout area can be reduced.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る入力保護回路
の一実施形態を示す簡略平面図である。図示のように、
本実施形態の入力保護回路は、半導体基板1の表面に成
層されている第1金属配線層(1層目金属配線層)の表
面に第2金属配線層(2層目金属配線層)が形成され、
当該2層目金属配線層に入力パッド10aが形成され、
さらに入力パッド10aの下部1層目金属配線層に、入
力パッド10aと同サイズ或いは入力パッド10aより
大きい金属配線領域5が形成される。なお、入力パッド
10aの表面に入力パッド窓9が形成されており、ボン
ディングの際、当該入力パッド窓9を通して、図示しな
い、例えばリードフレームと入力パッド10aとの間に
銅(Au)またはアルミニウム(Al)で形成された金
属線(ワイヤー)が接続される。金属配線領域5は、同
じく1層目金属配線層に形成されている信号線6を介し
て、例えば、入力バッファの入力端子に接続されてい
る。FIG. 1 is a simplified plan view showing one embodiment of an input protection circuit according to the present invention. As shown,
In the input protection circuit of the present embodiment, a second metal wiring layer (second metal wiring layer) is formed on the surface of a first metal wiring layer (first metal wiring layer) formed on the surface of the semiconductor substrate 1. And
An input pad 10a is formed in the second metal wiring layer,
Further, a metal wiring region 5 having the same size as or larger than the input pad 10a is formed in the first metal wiring layer below the input pad 10a. An input pad window 9 is formed on the surface of the input pad 10a. During bonding, copper (Au) or aluminum (not shown) is provided between the input pad 10a and a lead frame (not shown) through the input pad window 9, for example. Al) is connected to the metal wire (wire). The metal wiring region 5 is connected to, for example, an input terminal of an input buffer via a signal line 6 also formed in the first metal wiring layer.
【0019】図2は、本実施形態の入力保護回路の構成
を示す簡略断面図である。以下、図1および図2を参照
しながら、本実施形態の入力保護回路の構成について説
明する。入力パッド10aは、2層目金属配線層と1層
目金属配線層との間に形成されたコンタクト8を介し
て、1層目金属配線層に形成された微小な配線領域7b
と接続されている。図示のように、1層目金属配線層と
基板1との間に、例えば、ポリシリコンからなるポリシ
リコン層2が成層されている。なお、図示していない
が、基板1とポリシリコン層2との間に、例えば酸化シ
リコン(SiO2 )からなる絶縁層が形成され、また、
1層目金属配線層と基板1との間に、同様に酸化シリコ
ンからなる絶縁層が成層され、さらに1層目金属配線層
と2層目金属配線層との間にも、例えば、酸化シリコン
からなる絶縁層が成層される。このため、ポリシリコン
層2と基板1また1層目金属配線層とは絶縁されてお
り、同様に、1層目金属配線層と基板1または2層目金
属配線層とは絶縁されている。絶縁されているこれらの
層間にコンタクトが形成されるので、これらのコンタク
トを通して異なる層の間に信号転送が行われる。FIG. 2 is a simplified sectional view showing the configuration of the input protection circuit of the present embodiment. Hereinafter, the configuration of the input protection circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. The input pad 10a is connected to a minute wiring region 7b formed in the first metal wiring layer via a contact 8 formed between the second metal wiring layer and the first metal wiring layer.
Is connected to As shown in the figure, a polysilicon layer 2 made of, for example, polysilicon is formed between a first metal wiring layer and a substrate 1. Although not shown, an insulating layer made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ) is formed between the substrate 1 and the polysilicon layer 2.
Similarly, an insulating layer made of silicon oxide is formed between the first metal wiring layer and the substrate 1, and furthermore, for example, silicon oxide is formed between the first metal wiring layer and the second metal wiring layer. Is formed. Therefore, the polysilicon layer 2 is insulated from the substrate 1 or the first metal wiring layer, and similarly, the first metal wiring layer is insulated from the substrate 1 or the second metal wiring layer. As contacts are formed between these insulated layers, signal transfer occurs between the different layers through these contacts.
【0020】例えば、図2に示すように、1層目金属配
線層に形成された微小配線領域7bとポリシリコン層2
との間に、コンタクト4が形成され、さらにポリシリコ
ン層2と1層目金属配線層に形成された微小配線領域7
aとの間にコンタクト3が形成されている。なお、1層
目金属配線層に形成された微小配線領域7aは、金属配
線領域5と接続されている。For example, as shown in FIG. 2, the fine wiring region 7b formed in the first metal wiring layer and the polysilicon layer 2
, A contact 4 is formed, and a fine wiring region 7 formed in the polysilicon layer 2 and the first metal wiring layer is further formed.
The contact 3 is formed between the contact 3a. Note that the minute wiring region 7 a formed in the first metal wiring layer is connected to the metal wiring region 5.
【0021】入力パッド10aに入力された信号は、コ
ンタクト8を介して2層目金属配線層に形成された微小
配線領域7bに転送され、さらにコンタクト4を介して
ポリシリコン層2に転送される。図示のように、コンタ
クト3とコンタクト4との間のポリシリコン層2は、所
定の形状に形成されている。このため、ポリシリコン層
2はコンタクト3とコンタクト4との間に所定の抵抗を
生じる。即ち、本実施形態においては、ポリシリコン層
2により抵抗素子が構成される。なお、本実施形態で
は、一例としてポリシリコン層2に形成された抵抗素子
を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
入力パッド10aと金属配線領域5との間の抵抗を形成
する素子およびそのレイアウト形状については特に限定
しない。A signal input to the input pad 10a is transferred to the minute wiring region 7b formed in the second metal wiring layer via the contact 8, and further transferred to the polysilicon layer 2 via the contact 4. . As shown, the polysilicon layer 2 between the contacts 3 and 4 is formed in a predetermined shape. Therefore, the polysilicon layer 2 generates a predetermined resistance between the contact 3 and the contact 4. That is, in the present embodiment, a resistance element is constituted by the polysilicon layer 2. In the present embodiment, the resistance element formed on the polysilicon layer 2 is given as an example, but the present invention is not limited to this.
The elements that form the resistance between the input pad 10a and the metal wiring region 5 and the layout shape thereof are not particularly limited.
【0022】微小配線領域7bに伝送されてきた信号
は、ポリシリコン層2に形成された抵抗素子およびコン
タクト3を介して、2層目金属配線層に形成された微小
配線領域7aに転送され、さらに配線領域5に転送され
る。配線領域5に接続する信号線6を介して、例えば、
図1および図2に示していない入力バッファの入力端子
に入力される。The signal transmitted to the minute wiring region 7b is transferred to the minute wiring region 7a formed in the second metal wiring layer via the resistor 3 and the contact 3 formed in the polysilicon layer 2, and Further, the data is transferred to the wiring area 5. Via a signal line 6 connected to the wiring region 5, for example,
The signal is input to an input terminal of an input buffer not shown in FIGS.
【0023】図3は、入力パッド10a下部に形成され
た配線領域5と入力パッド10aおよび配線領域5と基
板1との間の寄生容量を示す簡略断面図である。以下、
図3を参照しながら、本実施形態の入力保護回路の原理
を説明する。配線領域5を基板1との間に、例えば、寄
生容量Cp21,Cp22,…,Cp2nを有する。配線領域
5と入力パッド10aとの間に、例えば、寄生容量Cp
11,Cp12,…,Cp1mを有する。図3に示すように、
本実施形態の入力パッド10aと基板1との間に、ポリ
シリコン層2および1層目金属配線層がそれぞれ成層さ
れている。このため、入力パッド10aと基板1との間
の寄生容量が抑制され、その容量値がごくわずかであ
り、入力パッド10aからみた入力容量が小さい。入力
パッドの入力容量は、外部回路がICチップを駆動する
際の負荷となるので、本実施形態の入力保護回路によっ
て、負荷容量が抑制され、高速な駆動が実現しやすくな
る。FIG. 3 is a simplified sectional view showing the wiring region 5 formed below the input pad 10a, the input pad 10a, and the parasitic capacitance between the wiring region 5 and the substrate 1. Less than,
The principle of the input protection circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIG. There are, for example, parasitic capacitances Cp 21 , Cp 22 ,..., Cp 2n between the wiring region 5 and the substrate 1. Between the wiring region 5 and the input pad 10a, for example, the parasitic capacitance Cp
11, Cp 12, ..., has a Cp 1m. As shown in FIG.
A polysilicon layer 2 and a first metal wiring layer are formed between the input pad 10a and the substrate 1 of the present embodiment. Therefore, the parasitic capacitance between the input pad 10a and the substrate 1 is suppressed, the capacitance value is extremely small, and the input capacitance as viewed from the input pad 10a is small. Since the input capacitance of the input pad becomes a load when the external circuit drives the IC chip, the input protection circuit of the present embodiment suppresses the load capacitance and facilitates high-speed driving.
【0024】ポリシリコン層2により等価的に抵抗素子
R1が形成される。即ち、この抵抗素子R1は、入力パ
ッド10aとその下部に形成された配線領域5との間に
接続されたものである。The resistance element R1 is equivalently formed by the polysilicon layer 2. That is, the resistance element R1 is connected between the input pad 10a and the wiring region 5 formed thereunder.
【0025】図4は、入力パッド10aおよび配線領域
5の部分における等価回路を示す図である。なお、図4
においては配線領域5は単に信号線の形で表記されてい
る。また、回路構成上に当該信号線は入力バッファの入
力端子に接続される。図示のように、入力パッド10a
と配線領域5との間に、寄生容量Cp6が存在し、さら
に配線領域5と基板1との間に寄生容量Cp7が存在す
る。ここで、寄生容量Cp6は、図3に示す等価回路に
おける寄生容量Cp11,Cp12,…,Cp1mの容量の合
計値を持つ等価容量であり、寄生容量Cp7は図3に示
す等価回路における寄生容量Cp21,Cp22,…,Cp
2nの容量の合計値を持つ等価容量である。基板1は、通
常接地電位GNDに保持されるので、寄生容量Cp7
は、図4の等価回路に示すように、等価的に配線領域5
と接地電位GNDとの間に接続されている。FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit in the portion of the input pad 10a and the wiring region 5. FIG.
, The wiring region 5 is simply represented in the form of a signal line. The signal line is connected to the input terminal of the input buffer on the circuit configuration. As shown, the input pad 10a
A parasitic capacitance Cp6 exists between the wiring region 5 and the wiring region 5, and a parasitic capacitance Cp7 exists between the wiring region 5 and the substrate 1. Here, parasitic capacitance Cp6 the parasitic capacitance Cp 11, Cp 12 in the equivalent circuit shown in FIG. 3, ..., an equivalent capacitance of the sum of the capacitance of Cp 1 m, the parasitic capacitance Cp7 is in the equivalent circuit shown in FIG. 3 Parasitic capacitances Cp 21 , Cp 22 ,..., Cp
This is an equivalent capacitance having a total value of 2n capacitances. Since the substrate 1 is normally held at the ground potential GND, the parasitic capacitance Cp7
Is equivalent to the wiring region 5 as shown in the equivalent circuit of FIG.
And the ground potential GND.
【0026】静電気などにより、入力パッド10aに瞬
間的に高電圧を持つパルス信号が発生される。このパル
スが信号線6を通して半導体装置の入力側に伝達される
と、半導体装置が破壊されることがある。いわゆる静電
気破壊が起こる。本発明の入力保護回路では、ポリシリ
コン層2により形成された等価抵抗素子R1と寄生容量
Cp7によりローパスフィルタが形成されるので、入力
パッド10aに現れたパルスの高周波成分が抑制され、
パルスのピーク電圧が抑えられる。A pulse signal having a high voltage is instantaneously generated at the input pad 10a due to static electricity or the like. When this pulse is transmitted to the input side of the semiconductor device through the signal line 6, the semiconductor device may be broken. So-called electrostatic breakdown occurs. In the input protection circuit of the present invention, since the low-pass filter is formed by the equivalent resistance element R1 formed by the polysilicon layer 2 and the parasitic capacitance Cp7, the high-frequency component of the pulse appearing on the input pad 10a is suppressed,
The peak voltage of the pulse is suppressed.
【0027】ピークレベルが抑制されたパルス信号が配
線領域5に出力され、さらに、信号線6を介して例え
ば、入力バッファの入力側に印加される。このとき、入
力バッファに印加されるパルス信号のレベルが電源電圧
VCCを越える或いは接地電位GNDより低い場合があ
る。これは、入力バッファの入力側に、パルス信号のピ
ークレベルを電源電圧VCCと接地電位GNDとの間に制
限する電圧制限回路を設けることによって対処できる。A pulse signal whose peak level is suppressed is output to the wiring region 5 and further applied to the input side of the input buffer via the signal line 6. At this time, the level of the pulse signal applied to the input buffer may exceed the power supply voltage V CC or be lower than the ground potential GND. This can be addressed to the input side of the input buffer by providing a voltage limiting circuit that limits between the peak level of the pulse signal and the power supply voltage V CC and the ground potential GND.
【0028】図5は、電圧制限回路が付加された入力保
護回路の一構成例を示している。図示のように、本例の
入力保護回路は、入力パッド10a、抵抗部20a、電
圧制限回路30aおよび入力バッファ40により構成さ
れている。FIG. 5 shows a configuration example of an input protection circuit to which a voltage limiting circuit is added. As shown, the input protection circuit of the present example includes an input pad 10a, a resistor 20a, a voltage limiting circuit 30a, and an input buffer 40.
【0029】入力パッド10aは、図1の平面図および
図2の断面図に示すように、2層目金属配線層に形成さ
れた所定の面積を持つ金属配線領域である。入力パッド
10aは、例えば、ポリシリコン層2で形成された抵抗
素子R1を介して入力パッド10aの下部にある1層目
金属配線層に形成された金属配線領域5に接続されてい
る。また、図示のように入力パッド10aと接地電位G
NDとの間に、寄生容量Cp0が存在するが、前述した
ように本実施形態の入力保護回路においては、入力パッ
ド10aと基板1との間に、ポリシリコン層2および1
層目金属配線層がそれぞれ成層されている。このため、
入力パッド10aと基板1との間の寄生容量Cp0が抑
制される。即ち、入力パッド10aの入力容量Cp0が
小さく、外部回路で駆動する際に、駆動負荷が小さい。
抵抗部20aは、ポリシリコン層2に形成された抵抗素
子R1および配線領域5と入力パッド間に存在する寄生
容量Cp6、配線領域5と接地電位GND間に存在する
寄生容量Cp7により構成されている。The input pad 10a is a metal wiring region having a predetermined area formed in the second metal wiring layer as shown in the plan view of FIG. 1 and the cross-sectional view of FIG. The input pad 10a is connected to a metal wiring region 5 formed in a first metal wiring layer below the input pad 10a via, for example, a resistance element R1 formed of the polysilicon layer 2. As shown, the input pad 10a and the ground potential G
Although the parasitic capacitance Cp0 exists between the polysilicon layer 2 and the polysilicon layer 2 between the input pad 10a and the substrate 1, the parasitic capacitance Cp0 exists between the polysilicon layer 2 and the substrate 1 as described above.
Each of the metal wiring layers is laminated. For this reason,
Parasitic capacitance Cp0 between input pad 10a and substrate 1 is suppressed. That is, the input capacitance Cp0 of the input pad 10a is small, and the driving load is small when driven by an external circuit.
The resistance portion 20a includes a resistance element R1 formed in the polysilicon layer 2, a parasitic capacitance Cp6 existing between the wiring region 5 and the input pad, and a parasitic capacitance Cp7 existing between the wiring region 5 and the ground potential GND. .
【0030】上述したように、抵抗部20aにおいて、
抵抗素子R1と寄生容量Cp7によりローパスフィルタ
が形成される。当該ローパスフィルタにより、例えば、
静電気などにより入力パッド10aに発生したパルスの
高周波成分が抑制され、パルスのピーク電圧が抑えられ
る。As described above, in the resistance portion 20a,
A low-pass filter is formed by the resistance element R1 and the parasitic capacitance Cp7. With the low-pass filter, for example,
The high frequency component of the pulse generated on the input pad 10a due to static electricity or the like is suppressed, and the peak voltage of the pulse is suppressed.
【0031】電圧制限回路30aは、pMOSトランジ
スタ35とnMOSトランジスタ36とにより構成され
ている。pMOSトランジスタ35のゲート電極とソー
ス拡散層はともに電源電圧VCCに接続され、nMOSト
ランジスタ36のゲート電極とソース拡散層はともに共
通電位、例えば接地電位GNDに接続されている。pM
OSトランジスタ35とnMOSトランジスタ36のド
レイン拡散層は、ともに信号線6に接続されている。The voltage limiting circuit 30a includes a pMOS transistor 35 and an nMOS transistor 36. The gate electrode and the source diffusion layer of the pMOS transistor 35 are both connected to the power source voltage V CC, the gate electrode and the source diffusion layer of the nMOS transistor 36 are both connected to a common potential, for example ground potential GND. pM
The drain diffusion layers of the OS transistor 35 and the nMOS transistor 36 are both connected to the signal line 6.
【0032】信号6と電源電圧VCCとの間に、例えば、
pMOSトランジスタ35のドレインソース拡散層のジ
ャンクション容量で形成される寄生容量Cp8が接続さ
れ、同様に、信号線6と接地電位GNDとの間に、nM
OSトランジスタ36のドレインソース拡散層のジャン
クション容量で形成された寄生容量Cp9が接続されて
いる。Between the signal 6 and the power supply voltage V CC , for example,
The parasitic capacitance Cp8 formed by the junction capacitance of the drain-source diffusion layer of the pMOS transistor 35 is connected, and similarly, nM is connected between the signal line 6 and the ground potential GND.
The parasitic capacitance Cp9 formed by the junction capacitance of the drain-source diffusion layer of the OS transistor 36 is connected.
【0033】電圧制限回路30aにおいて、pMOSト
ランジスタ35およびnMOSトランジスタ36はそれ
ぞれダイオード接続となっている。即ち、pMOSトラ
ンジスタ35により、等価的に信号線6から電源電圧V
CCに向かって順方向となるダイオードが構成され、nM
OSトランジスタ36により、等価的に接地電位GND
から信号線6に向かって順方向となるダイオードが構成
される。In the voltage limiting circuit 30a, the pMOS transistor 35 and the nMOS transistor 36 are each diode-connected. That is, the power supply voltage V is equivalently supplied from the signal line 6 by the pMOS transistor 35.
A diode is formed in the forward direction toward CC , and nM
By the OS transistor 36, the ground potential GND is equivalently provided.
, And a diode is formed in the forward direction toward the signal line 6.
【0034】これらのダイオードにより、例えば、信号
線6に印加されたパルス信号のピークレベルが電源電圧
VCCより高い場合に、トランジスタ35で構成されたダ
イオードがオン状態となり、トランジスタ35のしきい
値電圧を考慮しない場合に、信号線6の電位が電源電圧
VCCレベルにクランプされる。トランジスタ35のしき
い値電圧をVth1 とすると、この場合の信号線6の電位
が(VCC+Vth1 )となる。[0034] These diodes, for example, when the peak level of the applied pulse signal to the signal line 6 is higher than the power supply voltage V CC, diodes composed of a transistor 35 is turned on, the transistor 35 threshold When the voltage is not considered, the potential of the signal line 6 is clamped to the power supply voltage V CC level. Assuming that the threshold voltage of the transistor 35 is V th1 , the potential of the signal line 6 in this case becomes (V CC + V th1 ).
【0035】また、信号線6に印加されたパルス信号の
ピークレベルが接地電位GNDより低い場合に、トラン
ジスタ36で構成されたダイオードがオン状態となり、
トランジスタ36のしきい値電圧を考慮しない場合に、
信号線6の電位が接地電位GNDにクランプされる。な
お、トランジスタ36のしきい値電圧をVth2 とする
と、この場合の信号線6の電位が(−Vth2 )となる。When the peak level of the pulse signal applied to the signal line 6 is lower than the ground potential GND, the diode constituted by the transistor 36 is turned on,
When the threshold voltage of the transistor 36 is not considered,
The potential of the signal line 6 is clamped to the ground potential GND. If the threshold voltage of the transistor 36 is V th2 , the potential of the signal line 6 in this case becomes (−V th2 ).
【0036】入力バッファ40は、pMOSトランジス
タ41とnMOSトランジスタ42により構成されてい
る。pMOSトランジスタ41のゲートはnMOSトラ
ンジスタ42のゲートとともに信号線6に接続されてい
る。pMOSトランジスタ41のソース拡散層は電源電
圧VCCに接続され、nMOSトランジスタ42のソース
拡散層は接地電位GNDに接続されている。さらに、p
MOSトランジスタ41とnMOSトランジスタ42の
ドレイン同士が共通に接続され、その接続点は、図示し
ていない内部回路の入力端子に接続されている。The input buffer 40 comprises a pMOS transistor 41 and an nMOS transistor 42. The gate of the pMOS transistor 41 is connected to the signal line 6 together with the gate of the nMOS transistor 42. The source diffusion layer of the pMOS transistor 41 is connected to the power source voltage V CC, the source diffusion layer of the nMOS transistor 42 is connected to the ground potential GND. Furthermore, p
The drains of the MOS transistor 41 and the nMOS transistor 42 are commonly connected, and the connection point is connected to an input terminal of an internal circuit (not shown).
【0037】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、抵抗部20aにおいて抵抗素子R1と寄生容量から
なるローパスフィルタによって、静電気などにより入力
パッド10aに発生した高電圧パルス信号のピークレベ
ルが抑制される。抑制されたパルス信号のピークレベル
が電源電圧VCCを越えた場合、或いはピークレベルが接
地電位GNDより低い場合に、電圧制限回路30aによ
り、パルス信号のピークレベルがクランプされ、ほぼ接
地電位GNDレベルと電源電圧VCCレベルとの間に制限
されるので、入力バッファ40の入力端子に印加された
信号のレベルがこの範囲内に限定され、静電気による入
力バッファ40および内部回路の破壊が防止される。As described above, according to the present embodiment, the peak level of the high-voltage pulse signal generated on the input pad 10a due to static electricity or the like is suppressed by the low-pass filter including the resistance element R1 and the parasitic capacitance in the resistance section 20a. Is done. When the peak level of the suppressed pulse signal exceeds the power supply voltage V CC or when the peak level is lower than the ground potential GND, the peak level of the pulse signal is clamped by the voltage limiting circuit 30a, and the level of the ground signal is substantially equal to the ground potential GND. And the level of the power supply voltage V CC, the level of the signal applied to the input terminal of the input buffer 40 is limited within this range, thereby preventing the input buffer 40 and the internal circuit from being damaged by static electricity. .
【0038】さらに、本実施形態においては、図2に示
すように入力パッド10aは、2層目金属配線層におい
て形成され、2層目金属配線層と基板1との間に、抵抗
素子R1を形成するためのポリシリコン層2および1層
目金属配線層がそれぞれ成層されているので、入力パッ
ド10aと基板1との間にある寄生容量を従来の入力パ
ッドに較べて大幅に低減させることが可能である。本実
施形態においては、ローパスフィルタを形成する容量素
子は、主に1層目金属配線層に形成された金属配線領域
5と基板1間の寄生容量Cp7からなり、電圧制限回路
30aにあるトランジスタ35と36のドレインソース
拡散のジャンクション容量からなる寄生容量Cp8とC
p9は、ローパスフィルタを形成するための必要構成要
素ではない。このため、本実施形態の電圧制限回路30
aを構成するトランジスタ35と36のサイズは、図7
〜9に示す従来の入力保護回路の電圧制限回路30にあ
るトランジスタ31と32のサイズより小さくすること
ができるので、入力保護回路全体のサイズの縮小を実現
可能である。Further, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the input pad 10a is formed in the second metal wiring layer, and the resistor R1 is provided between the second metal wiring layer and the substrate 1. Since the polysilicon layer 2 and the first metal wiring layer to be formed are respectively formed, the parasitic capacitance between the input pad 10a and the substrate 1 can be greatly reduced as compared with the conventional input pad. It is possible. In the present embodiment, the capacitive element forming the low-pass filter mainly includes a parasitic capacitance Cp7 between the metal wiring region 5 formed in the first metal wiring layer and the substrate 1, and a transistor 35 in the voltage limiting circuit 30a. Parasitic capacitances Cp8 and Cp composed of the junction capacitance of the drain-source diffusion of
p9 is not a necessary component for forming a low-pass filter. Therefore, the voltage limiting circuit 30 of the present embodiment
The sizes of the transistors 35 and 36 constituting the “a” in FIG.
Since the size of the transistors 31 and 32 in the voltage limiting circuit 30 of the conventional input protection circuit shown in FIGS. 1 to 9 can be made smaller, the size of the entire input protection circuit can be reduced.
【0039】上述した結果、本実施形態の入力保護回路
においては、入力パッド10aの入力容量が従来の入力
保護回路により小さくなり、即ち、外部回路からみた入
力パッド10aの負荷容量が小さくなり、従来の入力保
護回路に較べて、動作速度の向上を実現しやすい。ま
た、入力保護回路の保護機能を低下させることなく、電
圧制限回路を構成するトランジスタのサイズを小さくで
きるので、回路全体のレイアウト面積の縮小を実現でき
る。As a result of the above, in the input protection circuit of the present embodiment, the input capacitance of the input pad 10a is smaller than that of the conventional input protection circuit, that is, the load capacitance of the input pad 10a as viewed from the external circuit is smaller. In comparison with the input protection circuit, the operation speed can be easily improved. Further, since the size of the transistor constituting the voltage limiting circuit can be reduced without lowering the protection function of the input protection circuit, the layout area of the entire circuit can be reduced.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の入力保護
回路によれば、入力パッドにかかる寄生容量を抑制し、
入力負荷を低減することができるので、外部回路による
高速な駆動を容易に実現できる。さらに、入力保護機能
を低下させることがなく、入力保護回路全体のレイアウ
ト面積を縮小でき、半導体装置の高集積度化、ICチッ
プの小型化を実現できる利点がある。As described above, according to the input protection circuit of the present invention, the parasitic capacitance applied to the input pad is suppressed,
Since the input load can be reduced, high-speed driving by an external circuit can be easily realized. Further, there is an advantage that the layout area of the entire input protection circuit can be reduced without lowering the input protection function, so that high integration of the semiconductor device and miniaturization of the IC chip can be realized.
【図1】本発明に係る入力保護回路の一実施形態を示す
簡略平面図である。FIG. 1 is a simplified plan view showing an embodiment of an input protection circuit according to the present invention.
【図2】本実施形態の入力保護回路の構成を示す簡略断
面図である。FIG. 2 is a simplified cross-sectional view illustrating a configuration of the input protection circuit according to the present embodiment.
【図3】本実施形態の入力保護回路の寄生容量を示す簡
略断面図である。FIG. 3 is a simplified sectional view showing a parasitic capacitance of the input protection circuit according to the embodiment.
【図4】本実施形態の等価回路である。FIG. 4 is an equivalent circuit of the present embodiment.
【図5】本発明の入力保護回路の一構成例を示す回路図
である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of the input protection circuit of the present invention.
【図6】従来の入力保護回路の一構成例を示す回路図で
ある。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional input protection circuit.
【図7】図6に示す従来の入力保護回路の等価回路を示
す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the conventional input protection circuit shown in FIG.
【図8】従来の入力保護回路の等価回路および各部分の
信号波形を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an equivalent circuit of a conventional input protection circuit and a signal waveform of each part.
【図9】従来の入力保護回路の等価回路および各部分信
号波形を示し、動作原理を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a conventional input protection circuit and waveforms of respective partial signals, and illustrating an operation principle.
1…基板、2…ポリシリコン層、3,4…コンタクト、
5…金属配線領域、6…信号線、7a,7b…微小配線
領域、8…コンタクト、9…入力パッド窓、10,10
a…入力パッド、20,20a…抵抗部、30,30a
…電圧制限回路、40…入力バッファ、31,35,4
1…pMOSトランジスタ、32,36,42…nMO
Sトランジスタ、R1…抵抗素子、Cp0,Cp1,C
p2,Cp3,Cp4,Cp5,Cp6,Cp7,Cp
8,Cp9…寄生容量、VCC…電源電圧、GND…接地
電位。1 ... substrate, 2 ... polysilicon layer, 3,4 ... contact,
5: metal wiring area, 6: signal line, 7a, 7b: minute wiring area, 8: contact, 9: input pad window, 10, 10
a: input pad, 20, 20a: resistor, 30, 30a
... voltage limiting circuit, 40 ... input buffer, 31, 35, 4
1 ... pMOS transistor, 32, 36, 42 ... nMO
S transistor, R1 ... resistance element, Cp0, Cp1, C
p2, Cp3, Cp4, Cp5, Cp6, Cp7, Cp
8, Cp9 ... parasitic capacitance, V CC ... the power supply voltage, GND ... ground potential.
Claims (11)
板と電気的に分離して成層された第1金属配線層と、上
記第1金属配線層の表面に上記第1金属配線層と電気的
に分離して成層された第2金属配線層とを有する入力保
護回路であって、 上記第2金属配線層に形成された入力パッドと、 上記入力パッドの下部に、上記第1金属配線層に上記入
力パッドに応じて形成された金属配線領域と、 上記第1金属配線層に形成された上記金属配線領域と上
記第2金属配線層に形成された上記入力パッドとの間に
形成された抵抗素子とを有する入力保護回路。A first metal wiring layer formed on the surface of the semiconductor substrate at least electrically separated from the semiconductor substrate; and a first metal wiring layer electrically separated from the first metal wiring layer on the surface of the first metal wiring layer. An input pad formed on the second metal wiring layer, and an input pad formed on the first metal wiring layer below the input pad. A metal wiring region formed in accordance with a pad; a resistance element formed between the metal wiring region formed in the first metal wiring layer and the input pad formed in the second metal wiring layer; An input protection circuit having:
板と電気的に分離して成層された第1金属配線層と、上
記第1金属配線層の表面に上記第1金属配線層と電気的
に分離して成層された第2金属配線層とを有する入力保
護回路であって、 上記第2金属配線層に形成された入力パッドと、 上記入力パッドの下部に、上記第1金属配線層に上記入
力パッドに応じて形成された金属配線領域と、 上記第1金属配線層に形成された上記金属配線領域と上
記第2金属配線層に形成された上記入力パッドとの間に
形成された抵抗素子と、 入力端子が上記金属配線領域に接続されている入力バッ
ファとを有する入力保護回路。A first metal wiring layer formed at least on the surface of the semiconductor substrate so as to be electrically separated from the semiconductor substrate; and a first metal wiring layer electrically separated from the first metal wiring layer on the surface of the first metal wiring layer. An input pad formed on the second metal wiring layer, and an input pad formed on the first metal wiring layer below the input pad. A metal wiring region formed in accordance with a pad; a resistance element formed between the metal wiring region formed in the first metal wiring layer and the input pad formed in the second metal wiring layer; And an input buffer having an input terminal connected to the metal wiring region.
配線領域は、上記入力パッドとほぼ同じサイズである請
求項2記載の入力保護回路。3. The input protection circuit according to claim 2, wherein said metal wiring region formed in said first metal wiring layer has substantially the same size as said input pad.
配線領域は、上記入力パッドよりサイズが大きく形成さ
れている請求項2記載の入力保護回路。4. The input protection circuit according to claim 2, wherein said metal wiring region formed in said first metal wiring layer is formed larger in size than said input pad.
記基板との間に形成されたポリシリコン層において形成
される請求項2記載の入力保護回路。5. The input protection circuit according to claim 2, wherein said resistance element is formed in a polysilicon layer formed between said first metal wiring layer and said substrate.
カソードが電源電圧に接続されている第1のダイオード
と、 アノードが共通電位に接続され、カソードが上記金属配
線領域に接続されている第2のダイオードとを有する請
求項2記載の入力保護回路。6. An anode is connected to the metal wiring region,
3. The input protection circuit according to claim 2, comprising: a first diode having a cathode connected to a power supply voltage; and a second diode having an anode connected to a common potential and a cathode connected to the metal wiring region.
ース拡散層は上記電源電圧に接続され、ドレインは上記
金属配線領域に接続されている第1導電型絶縁ゲート型
電界効果トランジスタにより構成され、 上記第2のダイオードは、ゲート電極とソース拡散層は
上記共通電位に接続され、ドレインは上記金属配線領域
に接続されている第2導電型絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタにより構成されている請求項6記載の入力保護
回路。7. The first diode comprises a first conductivity type insulated gate field effect transistor having a gate electrode and a source diffusion layer connected to the power supply voltage, and a drain connected to the metal wiring region. The second diode comprises a second conductivity type insulated gate field effect transistor having a gate electrode and a source diffusion layer connected to the common potential, and a drain connected to the metal wiring region. 6. The input protection circuit according to 6.
線領域と上記入力バッファの入力端子との間に形成され
た金属配線を有し、 アノードが上記金属配線に接続され、カソードが電源電
圧に接続されている第1のダイオードと、 アノードが共通電位に接続され、カソードが上記金属配
線に接続されている第2のダイオードとを有する請求項
2記載の入力保護回路。8. The first metal wiring layer includes a metal wiring formed between the metal wiring region and an input terminal of the input buffer, an anode connected to the metal wiring, and a cathode connected to a power supply voltage. 3. The input protection circuit according to claim 2, further comprising: a first diode connected to the first wiring, and a second diode having an anode connected to the common potential and a cathode connected to the metal wiring.
ース拡散層は上記電源電圧に接続され、ドレインは上記
金属配線に接続されている第1導電型絶縁ゲート型電界
効果トランジスタにより構成され、 上記第2のダイオードは、ゲート電極とソース拡散層は
上記共通電位に接続され、ドレインは上記金属配線に接
続されている第2導電型絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタにより構成されている請求項8記載の入力保護回
路。9. The first diode comprises a first conductivity type insulated gate field effect transistor having a gate electrode and a source diffusion layer connected to the power supply voltage, and a drain connected to the metal wiring. 9. The second diode according to claim 8, wherein a gate electrode and a source diffusion layer are connected to the common potential, and a drain is a second conductivity type insulated gate field effect transistor connected to the metal wiring. Input protection circuit.
金属配線領域に接続され、ソース拡散層が電源電圧に接
続されている第1導電型絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタと、 ゲート電極が上記金属配線領域に接続され、ソース拡散
層が共通電位に接続され、ドレインが上記第1導電型絶
縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインとともに内
部回路の入力端子に接続されている第2導電型絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタとを有する請求項2記載の入
力保護回路。10. The input buffer, wherein a gate electrode is connected to the metal wiring region and a source diffusion layer is connected to a power supply voltage; a first conductivity type insulated gate field effect transistor; A second conductive type insulated gate field effect transistor connected to a region, a source diffusion layer connected to a common potential, and a drain connected to an input terminal of an internal circuit together with a drain of the first conductive type insulated gate field effect transistor. 3. The input protection circuit according to claim 2, further comprising a transistor.
配線領域と上記入力バッファの入力端子との間に形成さ
れた金属配線を有し、 上記入力バッファは、ゲート電極が上記金属配線に接続
され、ソース拡散層が電源電圧に接続されている第1導
電型絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、 ゲート電極が上記金属配線に接続され、ソース拡散層が
共通電位に接続され、ドレインが上記第1導電型絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタのドレインとともに内部回
路の入力端子に接続されている第2導電型絶縁ゲート型
電界効果トランジスタとを有する請求項2記載の入力保
護回路。11. In the first metal wiring layer, a metal wiring formed between the metal wiring region and an input terminal of the input buffer, wherein the input buffer has a gate electrode connected to the metal wiring. A first conductivity type insulated gate field effect transistor having a source diffusion layer connected to a power supply voltage; a gate electrode connected to the metal wiring; a source diffusion layer connected to a common potential; 3. The input protection circuit according to claim 2, further comprising a second conductivity type insulated gate field effect transistor connected to an input terminal of the internal circuit together with a drain of the conductivity type insulated gate field effect transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1955998A JPH11220094A (en) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Input protection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1955998A JPH11220094A (en) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Input protection circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11220094A true JPH11220094A (en) | 1999-08-10 |
Family
ID=12002677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1955998A Pending JPH11220094A (en) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Input protection circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11220094A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005096370A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Ricoh Company, Ltd. | A semiconductor apparatus |
| US7681154B2 (en) | 2006-09-14 | 2010-03-16 | Elpida Memory, Inc. | Method for designing device, system for aiding to design device, and computer program product therefor |
| CN116347966A (en) * | 2021-12-10 | 2023-06-27 | 乐金显示有限公司 | display device |
| US12615929B2 (en) | 2021-12-10 | 2026-04-28 | Lg Display Co., Ltd. | Display device |
-
1998
- 1998-01-30 JP JP1955998A patent/JPH11220094A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005096370A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Ricoh Company, Ltd. | A semiconductor apparatus |
| JP2005294363A (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Ricoh Co Ltd | Semiconductor device |
| US7709899B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-05-04 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor apparatus |
| US7681154B2 (en) | 2006-09-14 | 2010-03-16 | Elpida Memory, Inc. | Method for designing device, system for aiding to design device, and computer program product therefor |
| CN116347966A (en) * | 2021-12-10 | 2023-06-27 | 乐金显示有限公司 | display device |
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