JPS6084864A - 半導体集積回路用給電装置 - Google Patents

半導体集積回路用給電装置

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JPS6084864A
JPS6084864A JP58192392A JP19239283A JPS6084864A JP S6084864 A JPS6084864 A JP S6084864A JP 58192392 A JP58192392 A JP 58192392A JP 19239283 A JP19239283 A JP 19239283A JP S6084864 A JPS6084864 A JP S6084864A
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JP
Japan
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power supply
supply device
latch
potential
integrated circuit
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JP58192392A
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English (en)
Inventor
Hitoyoshi Shudo
周藤 仁吉
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
    • H10D84/82Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
    • H10D84/83Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET]
    • H10D84/85Complementary IGFETs, e.g. CMOS
    • H10D84/854Complementary IGFETs, e.g. CMOS comprising arrangements for preventing bipolar actions between the different IGFET regions, e.g. arrangements for latchup prevention

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、半導体集積回路に関する給11技術に適用し
て特に有効な技術に関するもので、たとえば、0M08
IOのラッチアップ現象による素子の破壊防止技術に利
用して有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
ラッチアップ現象は0M03IOに訃いて顕著な問題で
ある。これは0M08IOの入力端子又は出力端子に過
大な外米雑音電圧や電流が印加された時に、電源電圧■
DDと回路の接地電位GNDとの間に過大電流が流れて
デバイスの破壊あるいは劣化を起こす現象であり、0M
08IOの構造上、入力又は出力拡散抵抗、pウェル、
n−サブストレート(基板)によって形成される畜生サ
イリスタがオンするために起こる。このようなラツチア
ツブ現象が起きた場合、0M03IOに電波給tをやめ
るまでこの状態を解除することはできない。
このラッチアップ現象に対する対策としては、デバイス
の内部では、 (11、外部雑音の入力端子となる拡散とこの拡散領域
と反対極性のトランジスタ領域の間に分離用の拡散を入
れる。たとえば、OUT端子のp?拡散とpウェルの間
にn1拡散領域をもうけるなどである。
(21、PチャネルMOS F ET領領域■チャネル
MOS F E T領域を絶縁物で分離して吾生サイリ
スク構造ができないようにする。
(3)、p+拡散とpウェルの距離を太き(してを化ト
ランジスタの電流増幅率を小さくする。
などの方法が知られている。
一方、外部回路の対策としては、 (11、電源ラインのインピーダンスが大きい場合は電
源間に容−iをつける。
(2)、出力端子にシリーズに抵抗を接続1−る。
などの方法がある。以上は、たとえば、「電子材料J1
982年1月号37頁ないし44頁に開示されている。
しかしながら、本発明者が上記各種方法を検討したとこ
ろによると、いずれの方法においてもラッチアップ現象
が発生してしまった場合、そtt’d停止させる効果?
有していないことが判明した。
従って、上述したいずれの方法を用い又も、ラッチアッ
プ現象が発生しfこ場合、はとんど素子自体の破壊につ
なかつ工しまうことが、明らかとなった。
し発明の目的〕 本発明の一つの目的は、集積回路装置のラッチアップに
よる破壊を防出することができる給電装置を提供するこ
とにある。
本発明の一つの目的は、集積回路装置のラッチアップに
よる破壊を防止できる集積回路によって構成された給電
装置を提供することにある。
本発明の一つの目的は、マイクロコンピュータ(7)O
PU(中央逃理装置)またはマイクロコンビ二−タ周辺
lOと他の0M08IOとを組み合わせて使用する場合
などに、前記OPU又は周辺IC上に搭載せる給電装置
により上記OMOS I Oのラッチアップによる破壊
を防止する技術を提供することにある。
本発明の一つの目的は、マイクロコンビ瓢−タのOPU
により0M08IOをラッチアップ破壊から守る給電シ
ステムを提供することKある。
本発明の一つの目的は、ラッチアップ現象が停止した後
、得び自動的に元の動作状態にもどすことができる10
用給電装置を提供することにある。
本発明の一つの目的は、0M08IO及びその他冨生ト
ランジスタ効果による素子及びシステムの破壊を防止す
ることができる給電技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願に訃いて開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記のとおりである。
すなわち、0M08IOの電源電圧をOPU用半導体チ
ップのl/Q端子から供給することにより、上記0M0
8IOのラッチアップ発生によるOPUの同I10端子
の電圧降下を検出して、同OPU−gして当該出力をカ
ットオフする、すなわち、給tを停止することによって
、上記0M03IOのラッチアップ破壊を防止するもの
である。
〔実施例1〕 第1図は1本発明の第1の実施例の構成図である。同図
において、IO,は給電されるべぎ0M08IOである
。VS、は外付は半導体集積回路装置(以下工0と称す
る)IOである10.へ電源電圧を給電する為の給電装
置である。DClは、IO,のvDD1rL位の異常を
検出する電圧検出回路である。00.は、DO2の異常
信号を受けて。
電源スイッチT+Y非導通状態とする為の制御回路であ
る。B、は、給電回路■S、の電源である。
第1図に従って、本実施例の動作を説明する。
外付10MO8集積回路IO,にラッテアップか発生す
ると、IO,のvDD端子とGND端子間に大電流が流
れ、■DD端子すなわちOPUのI10端子の電位はG
NDレベル(ハイレベル)に近づく。電圧検出回路DO
,は、この電圧変化を検出し制御回路に1”レベルまた
は“0”レベルの信号を出力する。なお、本願明細書の
記述は負論理による。制御回路CO8はDOIの出力信
号を記憶し、一定時間(例えば、1m5ec以上)スイ
ッチ用MO8FETT、Yオフ状態に保つ。この間に、
上記0M08IOである10.内の電位関係は正常にも
どり、ラッチアップ状態より回復することができる。A
ft記制御回路00.は一定時間の後、古びFE’l’
T、をオン状態に復帰させる。こ才【によりIC8は正
常動作にもどる。また、上記制御回路は特に制限されな
いか、タイマー、パルス発生回路、ワンシ田ットマルチ
バイブレータ等により構成することができる。
第2図は上記説明の場合に対応する給電回路の出力端子
電圧の変化を示す。ここで、素子がラッチアップによる
過大電流によって破壊しない為には、同図におい′″C
1,からt、までの時間は素子の破壊機構の時定数に比
較して充分短か< 1:c、 <てはならない。また、
t、からt4 までの時間は、IC,の内部の電圧分布
が正常な状jPkにもとイ)のに委する時間よりも充分
に長くなくてはいけない。
本実施例では、スイッチ素子T、はM OS li” 
ETによって構成され罠いるがこれは必要に応じて、メ
カニカルスイッチ、リレー、バイポーラトランジスタそ
の他に置き換えることができる。
また、上記と同様な形成で多数の0M08IO等に電源
を供給する場合、ラッチアップにより保睦回路が動作す
ることによりメモリが消去されるような場合は一定時間
の後、保護動作が切れて元の状況にもどるよりもむしろ
、保護動作をそのまま維持した方が良い。こσ)ような
場合は必要に応じて、保護動作ビ保持したまま外部の表
示器を駆動し℃異常Y知せる等の動作を制御回路に行な
わせるよう処すると有効である。
〔実施例2〕 第3図は本発明の第2の実施例の構成図である。
同図において、vS2は半導体基板上に形成された給電
回路で外付け0M08IOIO,に電源を供給する。こ
こで、10mはラッチアップが発生した場合、保護され
るべきIOである。B、は、給電回路VS、の電位であ
る。第4図は、上記第3図における入出力バッ7アーの
具体的回路図である。MO3FETT、及びT′sにょ
っ℃構成された出力バッファーG1は、外付けl0IO
,がラッチアンプを起した時、その出力をハイレベルす
なわち、GND(接地電位)レベルにするはたらきをす
る。MO8FETT4及びT、によって構成された入力
バッファ−G、は、IO,のVDD端子の電位の異常を
読み取り、制御回路OO3に信号を出力する。00.は
G、より送られる異常(i号により、出力バッファ−G
、の出カビハイレベルにする信号を出力する給電スイッ
チ制御回路である。
第3図に従って、本実施例の動作説明を行なう〇同図に
おいて、給電回路VS、は、たとえば単一のSiチップ
上に通常の0MO3技術によって作られる。電源が供給
され1いる0MO8集積回路lOIがラッチアップを起
こすと、先に説明した如く給電回路VS、の出力端子■
DDとGND間の電位差が小さくなる。すなわち、第4
図に示すI10回路においてTt’!’流れる電流が増
加するとFETのチャネル抵抗による電圧降下により出
力端子VDDとGND間の電位差は減少する。出力端子
の電圧が、インバータG、の論理しきい値より小さくな
ると02は1”の信号を出力する。
制御回路は同゛1”の信号を記憶し一定時間インバータ
G、に′1”の信号を送り、10.への給IIを停止す
る。一定時間の後、制御回路00.の出力は、60”レ
ベルとなり、IO,に書び電位を供給する。
上記給電回路VS、はマイクロコンピュータの0PU(
中央処理装置)及び周辺I10デバイスと同一チップ上
に作られてもよい。また、専用のデバイスとして単一の
チップ上に作られてもよい。
また、OPU自体−gvs、として用いることもできる
〔効 果〕
0M08IO等へのt 諒成圧の供給をスイッチ素子を
介して行なうことにより、0M08IO等のラッチアッ
プ破壊を防止することができる。
スイッチ手段を介して0M08IO及びメモリ等からな
るシステムに給電し、ラッチアップ発生による出力点の
電位電化を検出し当該システムへの給電ヲ停止するとと
もに異常の発生を表示することによって、システムの破
壊及び誤動作を防止することができる。
保護動作開始より一定時間後に給電装置の出力を元にも
どすことにより、被給電系を自動的に正常動作状態にも
どすことができる。
給電回路VS、v半導体チップ上に形成することにより
、システム全体を極めて小さな配線基板上に集積するこ
とができる。また、CPU、PLO,DMA及びSIO
などのマイクロコンピュータ用IC上に本発明を適用す
ることにより、たとえば、0MO8のCPUを使用した
時でさえ、ラッチアップは周辺の一部IOK封じ込める
ことができる。また、CPU自体vVS、とすることに
より、特別のデバイス設=tvすることなく、ソフトの
変更のみでラッチアンプ破壊に強い0M08IO応用シ
ステムを提供することができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明−は十M+2実施例に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々
変更可能であることはいうまでもない。たとえば、バイ
ポーラIO等での寄生サイリスタ効果による素子破壊防
止等にも適用できることはいうまでもない。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるCMO8IOのラッ
チアップ破壊防止に適用した場合について説明したか、
それに限定さ第1るものではなく、動作の異常が1!詠
電流の急激な増加として現われるもの全てに適用できる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の構成図、第2図は本発
明の第4の実施例の給電出力点の′電位変化を示す折線
図、 第3図は本発明の第2の実施例の構成図、第4図は本発
明の第2の実施例の入出力バッファーの具体的回路図。 B、・・・負電源、T、・・・パワースイッチ用MO8
FE’l’、VS、・・・給電回路、VS2・・・半導
体集積回路上に形成された給電回路、00.及びOct
・・・制御回路、DCl・・・電圧検出回路、−VDD
・・・給電回路の負電源出力端子、IC,・・・外付け
CMO8IO,G、及びG、・・・入出力パッファ−1
T。 及びT4・・・NチャネルMO8FET、’I’、及び
TI+・・・PチャネルMO8FETである。 (rntl。 第 2 図 第 3 図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1・ 被給電装置がラッチ・アップを起したことによる
    電源電圧出力点の電位変化を検出することによって、上
    記出力点の電位を上記ラッチアップを停止させるに充分
    な電位に変化させることを特徴とする集積回路用給電装
    置。 2、上記給電装置は他の半導体集積回路基板上に形成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    集積回路用給電装置。 3、上記他の半導体集積回路基板はマイクロコンピュー
    タのOPUチップであることを特徴とする特許請求の範
    囲第2項記載の集積回路用給電装置。 4、上記出力点は上記CPUの入出力端からなることを
    特徴とする特許請求の範囲第3項記載の集積回路用給電
    装置。 5、上記特許請求の範囲工ないし4項のいずれか1つに
    記載の給電装置において、上記ラッチアップを停止させ
    るに充分な電位に所定時間設定した後、元の電位に復帰
    させるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    .第2.第3又は第4項記載の集積回路用給電装置。
JP58192392A 1983-10-17 1983-10-17 半導体集積回路用給電装置 Pending JPS6084864A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4791317A (en) * 1986-09-26 1988-12-13 Siemens Aktiengesellschaft Latch-up protection circuit for integrated circuits using complementary mos circuit technology
US4791316A (en) * 1986-09-26 1988-12-13 Siemens Aktiengesellschaft Latch-up protection circuit for integrated circuits using complementary MOS circuit technology
JPH02114347U (ja) * 1989-03-02 1990-09-13

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4791317A (en) * 1986-09-26 1988-12-13 Siemens Aktiengesellschaft Latch-up protection circuit for integrated circuits using complementary mos circuit technology
US4791316A (en) * 1986-09-26 1988-12-13 Siemens Aktiengesellschaft Latch-up protection circuit for integrated circuits using complementary MOS circuit technology
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