JPS6372146A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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Publication number
JPS6372146A
JPS6372146A JP61215770A JP21577086A JPS6372146A JP S6372146 A JPS6372146 A JP S6372146A JP 61215770 A JP61215770 A JP 61215770A JP 21577086 A JP21577086 A JP 21577086A JP S6372146 A JPS6372146 A JP S6372146A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
output
input
integrated circuit
diode
Prior art date
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Pending
Application number
JP61215770A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Kobayashi
徹 小林
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP61215770A priority Critical patent/JPS6372146A/en
Publication of JPS6372146A publication Critical patent/JPS6372146A/en
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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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体集積回路技術さらには半導体装置に
おける静電破壊防止対策に適用して特に有効な技術に関
し、例えばバイポーラ集積回路における出力ピンの保護
回路に利用して有効な技術に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to semiconductor integrated circuit technology and to technology that is particularly effective when applied to electrostatic damage prevention measures in semiconductor devices. This article relates to techniques that are effective for use in protection circuits.

[従来の技術] 従来、バイポーラ型半導体集積回路における静電破壊防
止対策として、入力ピンに対して例えば第4図に示すよ
うな入力保護回路を設けたものがある。この回路は、入
力端子1に規定入力電圧以上の高い電圧が印加された場
合、ダイオードd1がオンされて電源電圧V c cに
向かって電流が流される。また、入力端子1に規定入力
電圧以下の低い電圧が印加された場合、ダイオードd2
がオンされて電源電圧VEEに向かって電流が流される
。これによって入力回路を構成する素子が破壊されるの
を防止している。上記のような入力保護回路に関しては
、例えば特願昭61−4911号に記載されている。
[Prior Art] Conventionally, as a measure to prevent electrostatic damage in a bipolar semiconductor integrated circuit, an input protection circuit as shown in FIG. 4, for example, is provided for an input pin. In this circuit, when a high voltage higher than a specified input voltage is applied to the input terminal 1, the diode d1 is turned on and a current flows toward the power supply voltage Vcc. In addition, when a low voltage below the specified input voltage is applied to input terminal 1, diode d2
is turned on and current flows toward power supply voltage VEE. This prevents the elements constituting the input circuit from being destroyed. The above-mentioned input protection circuit is described, for example, in Japanese Patent Application No. 4911/1983.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来のバイポーラ集積回路装置において
は、入力ビンについてのみ静電破壊防止用の保護回路が
設けられ、出力ピンについては静電破壊対策がとられて
いなかった。これは、バイポーラ集積回路の出力回路が
、例えば5oΩのような大きな負荷を駆動できるように
かなり大きなトランジスタによって構成されているので
、静電破壊対策をとるまでもないと考えられていたから
である。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in conventional bipolar integrated circuit devices, a protection circuit for preventing electrostatic damage is provided only for the input bin, and no electrostatic damage countermeasures are taken for the output pin. Ta. This is because the output circuit of a bipolar integrated circuit is composed of fairly large transistors that can drive a large load, such as 50Ω, so it was thought that there was no need to take measures against electrostatic damage.

しかるに、本発明者が詳しく検討したところ、バイポー
ラ集積回路の出力ビンにマイナスの電圧が印加された場
合には出力トランジスタのエミッタ端子から電流を引く
ようなかたちになるので、特に支障はないが、+100
0Vのようなプラスの極性を持つ電圧が出力ピンに印加
されると、出力用トランジスタのエミッタ・コレクタ間
耐圧を越えてしまい、出力トランジスタの接合を破壊す
ることがあるということが分かった。
However, upon detailed study by the present inventor, when a negative voltage is applied to the output bin of a bipolar integrated circuit, current is drawn from the emitter terminal of the output transistor, so there is no particular problem. +100
It has been found that when a voltage with a positive polarity such as 0V is applied to the output pin, the withstand voltage between the emitter and collector of the output transistor may be exceeded, and the junction of the output transistor may be destroyed.

特に近年バイポーラ集積回路装置においては、ベース領
域及びエミッタ領域のシャロー化(浅拡散化)が進んで
いるため、出力トランジスタの耐圧が低下し、静電破壊
を起こしやすくなってきている。
Particularly in recent years, in bipolar integrated circuit devices, base regions and emitter regions have become shallower (shallower diffusion), which has lowered the withstand voltage of output transistors, making them more susceptible to electrostatic discharge damage.

この発明の目的は、バイポーラ集積回路における出力ト
ランジスタの静電破壊を有効に防止できるような半導体
集積回路技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit technology that can effectively prevent electrostatic damage to output transistors in a bipolar integrated circuit.

さらに、この発明の他の目的は、マスタスライスLSI
において、何ら新たに素子を付加したり工程を追加する
ことなく出力トランジスタの静電破壊を有効に防止でき
るような半導体集積回路技術を提供することにある。
Furthermore, another object of the present invention is to provide a master slice LSI.
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit technology that can effectively prevent electrostatic damage of output transistors without adding any new elements or processes.

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

[問題点を解決するための手段] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
[Means for Solving the Problems] Representative inventions disclosed in this application will be summarized as follows.

すなわち、バイポーラ集積回路において出力用トランジ
スタのエミッタ端子と回路のプラス側電源電圧端子間に
、電源電圧端子に向かって順方向となるように保護ダイ
オードを接続する。
That is, in a bipolar integrated circuit, a protection diode is connected between the emitter terminal of the output transistor and the positive power supply voltage terminal of the circuit so as to be in the forward direction toward the power supply voltage terminal.

また、マスタスライスLSIでは、入力トランジスタの
保護用に設けられているダイオードを、出力用トランジ
スタのエミッタ端子と回路のプラス側電源電圧端子間に
、電源電圧端子に向かって順方向となるように接続する
ようにするものである。
In addition, in a master slice LSI, a diode provided to protect the input transistor is connected between the emitter terminal of the output transistor and the positive power supply voltage terminal of the circuit so that the diode is in the forward direction toward the power supply voltage terminal. It is intended to do so.

[作用] 上記した手段によれば、出力ピンにプラスの異常電圧が
印加されても、出力ピンに接続された保護ダイオードを
通って回路の電源電圧端子に向かって電流が流れ、出力
用トランジスタに逆電流が流れないようになる。また、
マスタスライスLSIでは、各ビンごとに予め入力回路
と出力回路が用意されており、出力ピンとして使用され
るときは対応する入力回路は勿論その入力保護ダイオー
ドも使用されないで残るので、それを出力保護用ダイオ
ードとして利用することにより、何ら新たに素子を付加
することなく出力トランジスタの静電破壊を防止すると
いう上記目的を達成することができる。
[Operation] According to the above means, even if a positive abnormal voltage is applied to the output pin, current flows toward the power supply voltage terminal of the circuit through the protection diode connected to the output pin, and the output transistor is Reverse current will no longer flow. Also,
In a master slice LSI, an input circuit and an output circuit are prepared in advance for each bin, and when used as an output pin, not only the corresponding input circuit but also its input protection diode remains unused, so it is used for output protection. By using it as a diode, the above object of preventing electrostatic damage to the output transistor can be achieved without adding any new elements.

[実施例コ 第1図は、本発明をECL (エミッタ・カップルド・
ロジック)回路を基本ゲート回路とするゲートアレイの
ようなマスタスライス法によって形成されるLSI (
以下、マスタスライスLSIと称する)に適用した場合
の一実施例が示されている。
[Embodiment Figure 1 shows the present invention in an ECL (emitter coupled
LSI (Logic) circuits formed by the master slicing method such as gate arrays that use logic circuits as basic gate circuits.
An example in which the present invention is applied to a master slice LSI (hereinafter referred to as a master slice LSI) is shown.

マスタスライスLSIでは、第1図(A)に示すごとく
チップに設けられた入出力端子1の各々に対応して、出
力回路2を構成する素子群と、入力回路3を構成する素
子群がそれぞれ設けられている。また、入力回路3に第
4図に示すような保護回路を接続する場合には、保護回
路を構成するダイオードd1とd2も各入出力端子1ご
とに設けられている。
In the master slice LSI, as shown in FIG. 1(A), an element group constituting the output circuit 2 and an element group constituting the input circuit 3 correspond to each of the input/output terminals 1 provided on the chip. It is provided. Furthermore, when a protection circuit as shown in FIG. 4 is connected to the input circuit 3, diodes d1 and d2 constituting the protection circuit are also provided for each input/output terminal 1.

この実施例では、従来においては入力保護回路を構成す
るためにのみ設けられていたダイオードd2を、出力ト
ランジスタの静電破壊防止用の保護ダイオードとしても
利用するものである。すなわち1例えば着目する入出力
端子1が入力ビンとして使用され、マスタスライス法に
よる配線形成時にそのビンに入力回路3を接続する場合
には、第1図(B)に破線az* axe aaで示す
ような箇所をアルミ配線で接続してやる。すると、これ
によって第4図に示すような保護回路が構成される。
In this embodiment, the diode d2, which was conventionally provided only to constitute an input protection circuit, is also used as a protection diode for preventing electrostatic damage of the output transistor. In other words, 1. For example, when the input/output terminal 1 of interest is used as an input bin and the input circuit 3 is connected to that bin when wiring is formed by the master slicing method, the input/output terminal 1 of interest is used as an input bin and the input circuit 3 is connected to the bin when forming wiring by the master slicing method. Connect these points with aluminum wiring. Then, a protection circuit as shown in FIG. 4 is constructed.

一方、着目する入出力端子1に入力回路3の代わりに出
力回路2を接続して出力ピンとして使用する場合には、
第1図(B)に一点鎖線b工、b2゜b3で示すような
箇所をアルミ配線によって接続してやる。すると、第3
図に示すように、出力端子1′に接続されたECL型出
力出力回路2ミッタフォロワ・トランジスタ(出力トラ
ンジスタ)Qeのエミッタ端子と、接地点のような電源
電圧端子V c cとの間にダイオードd2が接地点に
向かって順方向になるように接続される。
On the other hand, when connecting the output circuit 2 instead of the input circuit 3 to the input/output terminal 1 of interest and using it as an output pin,
In Fig. 1(B), the points shown by the dashed lines b, b2 and b3 are connected using aluminum wiring. Then, the third
As shown in the figure, a diode d2 is connected between the emitter terminal of the ECL type output output circuit 2 mitter follower transistor (output transistor) Qe connected to the output terminal 1' and the power supply voltage terminal Vcc such as a ground point. is connected in a forward direction toward the ground point.

そのため、外部から出力端子1″にトランジスタQeの
エミッタ・コレクタ間耐圧を越えるようなプラスの異常
電圧が印加された場合、ダイオードd2を通って接地点
に向かってバイパス電流が流される。その結果、出力ト
ランジスタQeのエミッタ・コレクタ間接合の破壊が防
止される。
Therefore, when an abnormal positive voltage that exceeds the emitter-collector breakdown voltage of the transistor Qe is applied to the output terminal 1'' from the outside, a bypass current flows toward the ground through the diode d2.As a result, Breakdown of the emitter-collector junction of the output transistor Qe is prevented.

第1図の実施例では、出力トランジスタQeの保護ダイ
オードとして、入力保護回路のため用意されたダイオー
ドd□、d2のうちd2を使用した場合について説明し
たが、ダイオードd2の代わりにd工を使用するか、d
、とdiを並列に接続して使用するようにしてもよい、
ダイオードd1とd2の両方を使用すれば、一つの場合
に比べてさらに出力ピンの静電破壊強度を向上させるこ
とができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the case where d2 of the diodes d□ and d2 prepared for the input protection circuit is used as the protection diode of the output transistor Qe has been described, but the diode d is used instead of the diode d2. Do you, d
, and di may be used by connecting them in parallel.
By using both diodes d1 and d2, the electrostatic breakdown strength of the output pin can be further improved compared to the case where only one diode is used.

なお、上記実施例におけるダイオードd1は。Note that the diode d1 in the above embodiment is as follows.

出力回路2や入力回路3を構成するトランジスタと同一
構造の素子のベース・コレクタ間PN接合を利用して形
成される。また、ダイオードd2は、第2図に余すよう
にトランジスタのベース領域となるP型半導体領域11
を入力保護用の抵抗とし。
It is formed using a base-collector PN junction of an element having the same structure as the transistors constituting the output circuit 2 and the input circuit 3. In addition, the diode d2 is connected to a P-type semiconductor region 11 which becomes the base region of the transistor as shown in FIG.
Use it as a resistor for input protection.

かつこのP型半導体領域11とN+型埋込層12との間
のPN接合を利用して形成される。第2図において、1
3はN−型エピタキシャル層、14はトランジスタにお
けるコレクタ引上げ口となるN+型半導体領域、15a
〜15cはそれぞれアルミ電極である。
Further, it is formed using a PN junction between this P type semiconductor region 11 and N+ type buried layer 12. In Figure 2, 1
3 is an N-type epitaxial layer, 14 is an N+-type semiconductor region which becomes a collector pull-up port in the transistor, and 15a
-15c are aluminum electrodes.

なお上記実施例では、マスタスライスLSIに適用した
ものについて説明したが、本発明はそれに限定されず、
バイポーラ集積回路の出力回路一般に適用することがで
きる。
Note that although the above embodiment has been described as applied to a master slice LSI, the present invention is not limited thereto;
It can be applied to output circuits of bipolar integrated circuits in general.

以上説明したごとくこの発明は、バイポーラ集積回路に
おいて出力トランジスタのエミッタ端子と回路のプラス
側電源電圧端子間に、電源電圧端子に向かって順方向と
なるように保護ダイオードを接続するようにしたので、
出力ピンにプラスの異常電圧が印加されても、出力ピン
に接続された保護ダイオードを通って回路の電源電圧端
子に向かって電流が流れ、出力用トランジスタに逆電流
が流れないという作用により、出力トランジスタの静電
破壊を防止することができる。
As explained above, in the present invention, in a bipolar integrated circuit, a protection diode is connected between the emitter terminal of the output transistor and the positive power supply voltage terminal of the circuit in a forward direction toward the power supply voltage terminal.
Even if a positive abnormal voltage is applied to the output pin, the current flows through the protection diode connected to the output pin toward the power supply voltage terminal of the circuit, and no reverse current flows to the output transistor. Electrostatic damage to transistors can be prevented.

また、マスタスライスLSIでは入力トランジスタの保
護用に設けられているダイオードを、出力トランジスタ
のエミッタ端子と回路のプラス側電源電圧端子間に、電
源電圧端子に向かって順方向となるように接続したので
、何ら新たに素子を付加することなく出力トランジスタ
の静電破壊を防止することができるという効果がある。
In addition, in the master slice LSI, the diode provided to protect the input transistor is connected between the emitter terminal of the output transistor and the positive power supply voltage terminal of the circuit so that the diode is in the forward direction toward the power supply voltage terminal. This has the effect that electrostatic damage to the output transistor can be prevented without adding any new elements.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが1本発明は上記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。例えば、上記実施例では
静電破壊防止用の保護ダイオードは、他のトランジスタ
と略同じ構造にされると説明したが、保護ダイオードと
トランジスタは全く異なる構造であっても差し支えない
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, in the above embodiment, it has been explained that the protection diode for preventing electrostatic discharge damage has substantially the same structure as other transistors, but the protection diode and the transistor may have completely different structures.

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バイポーラ集積回路
における出力ピンの静電破壊防止に適用したものについ
て説明したが、この発明はそれに限定されず、MO8集
積回路にも利用することができる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to the field of application which is the background of the invention, which is to prevent electrostatic damage of output pins in bipolar integrated circuits, but the invention is not limited thereto. It can also be used in MO8 integrated circuits.

[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
[Effects of the Invention] The effects obtained by typical inventions disclosed in this application are briefly explained below.

すなわち、半導体集積回路における出力トランジスタの
静電破壊を有効に防止することができる。
That is, it is possible to effectively prevent electrostatic damage of the output transistor in the semiconductor integrated circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)、(B)は、本発明が適用されるマスタス
ライスLSIの入出力回路の構成と、その結線方法の一
例を示す説明図、 第2図は、保護ダイオードの構造の一例を示す断面図、 第3図は、出力ピンに保護ダイオードを接続した状態を
示す回路図、 第4図は、従来のバイポーラ集積回路における入力保護
回路の一例を示す回路図である。 1・・・・入出力端子(ビン)、2・・・・出力回路、
3・・・・入力回路、d、、d2・・・・保護ダイオー
ド、Qa・・・・出力トランジスタ。 第  1  図 (B) 第  2  図 第  3  図
FIGS. 1(A) and (B) are explanatory diagrams showing an example of the configuration of an input/output circuit of a master slice LSI to which the present invention is applied and its connection method. FIG. 2 is an example of the structure of a protection diode. 3 is a circuit diagram showing a state in which a protection diode is connected to an output pin. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of an input protection circuit in a conventional bipolar integrated circuit. 1... Input/output terminal (bin), 2... Output circuit,
3...Input circuit, d,, d2...Protection diode, Qa...Output transistor. Figure 1 (B) Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、出力回路がバイポーラ・トランジスタによって構成
されている半導体集積回路装置において、上記バイポー
ラ・トランジスタが接続された出力端子と、回路の電源
電圧端子間には、保護用ダイオードが接続されてなるこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。 2、与えられた入出力端子ごとにそれぞれ入力回路を構
成するための素子と出力回路を構成するための素子がそ
れぞれ設けられ、マスタスライス法による配線形式によ
って所望の論理回路が構成されるようにされた半導体集
積回路装置において、入力回路と出力回路に対し共通の
保護用ダイオードが設けられ、該保護用ダイオードが入
力回路または出力回路のいずれか一方に選択的に接続さ
れるようにされてなることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の半導体集積回路装置。
[Claims] 1. In a semiconductor integrated circuit device in which an output circuit is constituted by a bipolar transistor, a protective diode is provided between an output terminal to which the bipolar transistor is connected and a power supply voltage terminal of the circuit. A semiconductor integrated circuit device characterized in that it is connected. 2. An element for configuring an input circuit and an element for configuring an output circuit are provided for each given input/output terminal, and a desired logic circuit is configured using the wiring format using the master slicing method. In the semiconductor integrated circuit device, a common protection diode is provided for the input circuit and the output circuit, and the protection diode is selectively connected to either the input circuit or the output circuit. A semiconductor integrated circuit device according to claim 1, characterized in that:
JP61215770A 1986-09-16 1986-09-16 Semiconductor integrated circuit device Pending JPS6372146A (en)

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