JPS6237819B2 - - Google Patents

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JPS6237819B2
JPS6237819B2 JP53136570A JP13657078A JPS6237819B2 JP S6237819 B2 JPS6237819 B2 JP S6237819B2 JP 53136570 A JP53136570 A JP 53136570A JP 13657078 A JP13657078 A JP 13657078A JP S6237819 B2 JPS6237819 B2 JP S6237819B2
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JP
Japan
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igfet
protective
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protected
voltage
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JP53136570A
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English (en)
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JPS5563871A (en
Inventor
Koichiro Okumura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5563871A publication Critical patent/JPS5563871A/ja
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Publication of JPS6237819B2 publication Critical patent/JPS6237819B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D89/00Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
    • H10D89/60Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
    • H10D89/601Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs
    • H10D89/811Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs using FETs as protective elements

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
(以下IGFETという)の保護装置の改良に関する
ものである。
IGFETのしきい値電圧および電圧利得の如き
電気的性能をよくするには(ゲート絶縁膜)を薄
くする方が良い。しかし、ゲート絶縁膜を薄くす
ると絶縁耐圧が低下し、たとえばゲート絶縁膜と
して500Å程度のシリコン酸化膜を用いた場合に
は60V程度の電圧により永久的な破壊を受けるよ
うになる。このような破壊からゲート絶縁膜を保
護するものとしてたとえば第1図の保護装置ある
いは第2図の保護装置およびこれらを併用した保
護装置が従来使用されてきた。
最初に第1図の従来例について働きを説明す
る。以下Nチヤンネルの装置として説明する。図
中101は被保護用IGFETでゲートは保護用抵
抗103を介して入力端子1に接続されている。
102は保護用IGFETでこのしきい値電圧は被
保護用IGFET101のそれより大きく、また被
保護用IGFET101のゲート絶縁膜破壊電圧よ
り小さく設定されている。したがつて被保護用
IGFET101の動作範囲内ではこの保護用
IGFET102のソース・ドレイン間は導通せ
ず、被保護用IGFET101は正常動作を確保さ
れる。図から明らかなように、保護用IGFET1
02のゲートを入力端子1に、ドレインを保護用
抵抗103の一端と被保護用IGFET101のゲ
ートとの接続点2に、ソースを被保護用IGFET
101のソースと接続すると共に接地3されてい
る。このようの第1図の従来装置においては、被
保護用IGFET101のゲート絶縁膜破壊電圧よ
り大きな過大電圧が入力端子1に印加された場
合、保護用IGFET102のソースドレイン間が
導通する。従つて点2の電圧すなわち被保護用
IGFET101のゲートへの入力電圧は抵抗10
3と保護用IGFET102の動的抵抗の抵抗分割
によつて定まる電位になり、入力端子1へ印加さ
れた過大電圧より減衰され、被保護IGFET10
1が保護されるのである。
しかし、一般に保護用IGFET102の絶縁膜
は被保護用IGFET101のそれより十分厚い
(しきい値電圧を大きくしているから)ので保護
用IGFET102の動的抵抗は保護用抵抗103
に比較して大きく十分な保護効果が得難い。保護
用IGFET102のゲート絶縁膜厚を薄くすれば
その動的抵抗は小さくなり保護効果が上がるがそ
の場合には被保護用IGFET101の正常動作を
阻害したり、また保護用IGFET102自体の破
壊という危険を伴うという欠点があり、保護用
IGFET102のチヤネル幅を増大させることに
よつてその動的抵抗を減少させようとする場合に
は保護装置の半導体集積回路上での占有面積が増
大し、好ましくないという欠点があつた。
次に第2図の従来例ついて説明する。第2図に
おいて111は被保護用IGFETでそのゲートは
保護用抵抗113を介して入力端子11に接続さ
れている。112は保護用IGFETで通常は被保
護用IGFET111と同じ製法で製造され、ゲー
ト絶縁膜厚としきい値電圧は被保護用IGFET1
11のそれと等しい。保護用IGFET112のド
レインとゲートは保護用抵抗体112と被保護用
IGFET111のゲートとの接続点13に接続さ
れ、保護用IGFET112のソースは定電源電圧
供給用配線14と接続点12によつて接続されて
いる。この第2図の第2の従来例の保護装置にお
いては入力端子11に印加された電圧が定電源電
圧供給用配線14の電位に保護用IGFET112
のしきい値電圧分を加えた値より小さい時には保
護用IGFET112のソース・ドレイン間は非導
通状態となり被保護用IGFET111は正常に動
作する。逆に入力端子11に印加された電圧が定
電源電圧供給用配線14の電位に保護用IGFET
112のしきい値電圧を加えたものよりも大きい
場合には保護用IGFET112のソース・ドレイ
ン間は導通し、被保護用IGFET111ゲートは
保護用抵抗体113と保護用IGFET112の動
的抵抗によつて分割された電位になるので入力端
子に過大電圧が印加された場合でも有効に減衰さ
れた電圧となり、被保護IGFET111は保護さ
れる。
この第2図の従来例の保護装置では第1図の従
来例の保護装置と比較して保護用IGFET112
のゲート絶縁膜厚が薄い為に入力が100V以下程
度の直流的な印加電圧の場合は被保護IGFET1
11に対する保護効果が大きく、半導体集積回路
上における占有面積も小さくて済むという長所が
あるが、その一方、保護用IGFET112のゲー
ト絶縁膜厚が薄い為に自然状態の静電気の放電に
相当する数百ボルト程度のスパイク状のパルス電
圧が印加された場合には保護用IGFET112の
ゲート絶縁膜がソース近傍で破壊されてしまうと
いう欠点があつた。例えばゲート絶縁膜に500Å
のシリコン酸化膜を用いた第2図の従来例の保護
装置では保護用抵抗体113の抵抗値を1kΩと
すると220V程度のスパイク状電圧で破壊してし
まうことがわかつた。
本発明は前述した第2図の従来例の保護装置の
持つ直流印加電圧に対する良好な保護特性に着眼
し、第2の従来例における保護用IGFET112
の自己破壊を防止する手段を設けることにより、
第2図の従来の保護装置の場合より更に高いスパ
イク状の過大電圧の入力まで耐えることのできる
保護装置を提供することを目的としている。
本発明による絶縁ゲート形電界効果トランジス
タの保護装置はドレイン及びゲートが被保護用絶
縁ゲート形電界効果トランジスタのゲートあるい
はドレインに電気的に接続されると共に入力端子
とも第1の抵抗体を介して接続された保護用絶縁
ゲート電界効果トランジスタと、前記保護用絶縁
ゲート形電界効果トランジスタのゲート破壊を防
止する目的で前記保護用絶縁ゲート形電界効果ト
ランジスタのソースと定電源電圧供給用配線との
間に挿入された第2の抵抗体を備えたことを特徴
とする。
以下第3図を用いて本発明の詳細について説明
する。
第3図において121は被保護用IGFETでそ
のゲートは第1の保護用抵抗体123を介して入
力端子21に接続されている。122は保護用
IGFETでそのドレイン及びゲートは共に前記の
第1の保護用抵抗体123と被保護用IGFET1
21との接続点22に接続されており、また保護
用IGFET122のソースは第2の保護用抵抗体
124を介して定電源電圧供給用配線24と接続
点23で接続されている。被保護用IGFET12
1と保護用IGFET122のゲート絶縁膜厚及び
しきい値電圧は異なつていても、保護用IGFET
122がエンハンスメントモードのしきい値を持
つ限りにおいては動作には問題ないが、製造上前
記のふたつのIGFETは同時に形成する方が有利
なので通常はゲート絶縁膜厚及びしきい値電圧は
等しくする。
次に本発明の第3図の実施例の保護装置の動作
について説明する。入力端子に印加される電圧が
直流の電圧である場合には、保護用IGFET12
2の動的抵抗は第1の保護用抵抗体123に比較
して同程度かあるいはそれ以下であり、また第2
の保護用抵抗体124に対してはずつと大きい為
に第2図の従来の保護装置と同一動作をし、保護
能力も第2図の保護装置とほぼ等しい。しかし、
実際の自然の状態での静電破壊につながるスパイ
ク状のパルス電圧の印加では本発明の第3図の保
護装置が従来の第2図の保護装置より格段に保護
能力が大きい。即ち、第2図の従来の保護装置で
は入力端子11にスパイク状の高電圧が印加され
た場合に保護用IGFET112のゲートには静電
気などの高電圧のノイズ源は一般に内部抵抗が非
常に大きいので高い電圧がほぼそのまま印加され
るが、保護用IGFET112のソースの電圧は定
電源電圧供給用配線14と同電位となり、配線1
4の電位は半導体集積回路が動作している状態で
数V程度で非動作状態ではほぼ接地電位であるか
ら保護用IGFET112のゲート絶縁膜はソース
近傍で破壊されてしまうのであるが、本発明の第
3図の保護装置においては保護用IGFET122
のソースと定電源電圧供給用配線24との間に第
2の保護用抵抗体124が挿入されているので、
スパイク状の高電圧が入力端子21に印加され保
護用IGFET122のドレインソース間が導通し
て流れる電流が第2の保護用抵抗体124に流
れ、電圧降下を生じさせる為に保護用IGFET1
22のソース電位は保護用IGFET122の動的
抵抗と第2の保護用抵抗体124との抵抗分割電
位となるので相対的に保護用IGFET122のソ
ースとゲート間の電位差は従来の第2図の保護装
置の場合よりずつと小さくなり、保護用IGFET
122自体のゲート絶縁膜を破壊から保護するこ
とができる。
本発明の効果の一例を第4図に示す。資料はゲ
ート酸化膜厚500ÅのNチヤンネルシリコンゲー
トFETを用いた。測定法は200pFの容量に高電
圧を充電しておき、次にこの電圧を水銀接点リレ
ーを用いて保護装置に印加し、保護装置が破壊す
る電圧を第4図の縦軸に、その時の第3図におけ
る第2の保護用抵抗体の抵抗値RSを第4図の横
軸に表示したものである。第4図でRS=0が従
来の第2図の保護装置の破壊電圧となる。第4図
により本発明の保護装置の優位性は明らかである
し、また本発明の保護装置は第2図の従来例の保
護装置のもつ半導体集積回路上での占有面積が小
さいという利点についても第3図の本発明におけ
る保護装置の特徴である第2の保護用抵抗124
が50〜100Ω程度で十分であることから前記の利
点を損うことがないことは明らかである。
以上、本発明について、Nチヤンネルの
IGFETを例にとつて説明したがPチヤンネルの
IGFETでも本発明の保護装置が有効であること
はもちろんであるし、また、第3図第1の保護用
抵抗体123の抵抗値は静電破壊のような等価的
な内部抵抗が大きいと考えられるノイズ源による
スパイク状の高電圧パルスによる破壊に対しては
ほとんど0Ωでも本発明の保護回路の破壊電圧は
変化しないことがわかつているので大電流の出力
回路の保護装置など大きな抵抗を挿入することが
できない部分にも本発明の保護装置は使用できる
ので入力保護出力保護を問わず本発明が有効であ
ることを確信するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の従来例の保護装置の構成を示す
回路図である。第2図は第2の従来例の保護装置
の構成を示す回路図である。第3図は本発明の実
施例の構成を示す回路図である。第4図は本発明
の保護装置のゲート絶縁膜の破壊電圧を示す図で
ある。 1……入力端子、101……被保護用
IGFET、102……保護用IGFET、103……
保護抵抗体、11……入力端子、14……定電源
電圧供給用配線、111……被保護用IGFET、
112……保護用IGFET、113……保護用抵
抗体、21……入力端子、24……定電源電圧供
給用配線、121……被保護用IGFET、122
……保護用IGFET、123……第1の保護用抵
抗体、124……第2の保護用抵抗体を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一端及び入力端が被保護用絶縁ゲート型電界
    効果トランジスタのゲートあるいはドレインに電
    気的に接続されると共に入力端子とも第1の抵抗
    体を介して接続された保護用絶縁ゲート型電界効
    果トランジスタと、前記保護用絶縁ゲート型電界
    効果トランジスタの他端と定電源電圧供給手段と
    の間に挿入された第2の抵抗体とを備えたことを
    特徴とする絶縁ゲート型電界効果トランジスタの
    保護装置。
JP13657078A 1978-11-06 1978-11-06 Protector for field-effect transistor with insulated gate Granted JPS5563871A (en)

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US06/295,367 US4481521A (en) 1978-11-06 1981-08-24 Insulated gate field effect transistor provided with a protective device for a gate insulating film

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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8100347A (nl) * 1981-01-26 1982-08-16 Philips Nv Halfgeleiderinrichting met een beveiligingsinrichting.
JPH061832B2 (ja) * 1981-10-12 1994-01-05 日本電気株式会社 入出力保護装置
IT1211141B (it) * 1981-12-04 1989-09-29 Ates Componenti Elettron Circuito limitatore-trasduttore disegnali in alternata codificati in forma binaria, come stadio d'ingresso di un circuito integrato a igfet.
JPS6068721A (ja) * 1983-09-22 1985-04-19 Fujitsu Ltd Ecl回路
US5610089A (en) * 1983-12-26 1997-03-11 Hitachi, Ltd. Method of fabrication of semiconductor integrated circuit device
US5276346A (en) * 1983-12-26 1994-01-04 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device having protective/output elements and internal circuits
US4605980A (en) * 1984-03-02 1986-08-12 Zilog, Inc. Integrated circuit high voltage protection
US4745450A (en) * 1984-03-02 1988-05-17 Zilog, Inc. Integrated circuit high voltage protection
JPS6150358A (ja) * 1984-08-20 1986-03-12 Toshiba Corp 半導体集積回路
JPS6215851A (ja) * 1985-07-12 1987-01-24 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置
US4717836A (en) * 1986-02-04 1988-01-05 Burr-Brown Corporation CMOS input level shifting circuit with temperature-compensating n-channel field effect transistor structure
US4855620A (en) * 1987-11-18 1989-08-08 Texas Instruments Incorporated Output buffer with improved ESD protection
US5196913A (en) * 1988-07-11 1993-03-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Input protection device for improving of delay time on input stage in semi-conductor devices
US5333093A (en) * 1991-11-06 1994-07-26 Siemens Aktiengesellschaft Protection apparatus for series pass MOSFETS
US5729419A (en) * 1995-11-20 1998-03-17 Integrated Device Technology, Inc. Changed device model electrostatic discharge protection circuit for output drivers and method of implementing same
US5751042A (en) * 1996-02-15 1998-05-12 Winbond Electronics Corporation Internal ESD protection circuit for semiconductor devices
US6414341B1 (en) * 1998-09-25 2002-07-02 Nec Corporation Input/output protective device
JP4052923B2 (ja) * 2002-10-25 2008-02-27 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
US7064359B2 (en) * 2003-08-20 2006-06-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Switching semiconductor device and switching circuit
JP4073890B2 (ja) * 2004-04-22 2008-04-09 シャープ株式会社 薄膜回路基板、及びそれを備えた圧電式スピーカ装置及び表示装置並びに音源内蔵型表示装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3819952A (en) * 1973-01-29 1974-06-25 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JPS50144387A (ja) * 1974-05-10 1975-11-20
JPS5510144B2 (ja) * 1974-11-25 1980-03-14
JPS54116887A (en) * 1978-03-02 1979-09-11 Nec Corp Mos type semiconductor device

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US4481521A (en) 1984-11-06

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