JP2780289B2 - 半導体装置 - Google Patents
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- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 16
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
- H01L27/0251—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
- H01L27/0255—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using diodes as protective elements
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路上に構成する保護装置に関
する。
する。
本発明は、端子と正側電源間に接続される第1のダイ
オード、もしくは、端子と負側電源間に接続される第2
のダイオードを有し、さらに正側電源と負側電源間に寄
生する第3のダイオードをもつ保護装置において、前記
端子を正負側電源に接続された第1のダイオード、もし
くは第2のダイオードに接続した後、抵抗を介して、前
記抵抗と正側電源間に接続される第4のダイオード、も
しくは負側電源間に接続される第5のダイオードを有
し、前記抵抗と第4もしくは第5のダイオードの接続関
係をもった回路を、少なくとも1つ以上具備する事によ
り、静電気による破壊を防止したものである。
オード、もしくは、端子と負側電源間に接続される第2
のダイオードを有し、さらに正側電源と負側電源間に寄
生する第3のダイオードをもつ保護装置において、前記
端子を正負側電源に接続された第1のダイオード、もし
くは第2のダイオードに接続した後、抵抗を介して、前
記抵抗と正側電源間に接続される第4のダイオード、も
しくは負側電源間に接続される第5のダイオードを有
し、前記抵抗と第4もしくは第5のダイオードの接続関
係をもった回路を、少なくとも1つ以上具備する事によ
り、静電気による破壊を防止したものである。
従来の保護装置は第3図に示す様に、端子と保護ダイ
オードの間に抵抗6を接続し、抵抗6の他の端と電源電
極との間にダイオード1、2を接続し、さらに抵抗7を
通じてMOS型電界効果トランジスタ(以降MOSFETと称
す)に入力される保護回路が一般的に知られている。ダ
イオード3は、上記ダイオードをつくる事で電源端子に
寄生するダイオードである。
オードの間に抵抗6を接続し、抵抗6の他の端と電源電
極との間にダイオード1、2を接続し、さらに抵抗7を
通じてMOS型電界効果トランジスタ(以降MOSFETと称
す)に入力される保護回路が一般的に知られている。ダ
イオード3は、上記ダイオードをつくる事で電源端子に
寄生するダイオードである。
端子10に正の静電気が印加された場合、電荷はダイオ
ード1を順方向で通り、電源電極9へ抜けるか、さらに
ダイオード3を逆方向で通り、電源電極11へ抜ける。ま
た端子10に負の静電気が印加された場合、ダイオード2
を順方向で通り、電源電極11へ抜けるか、ダイオード3
を逆方向で通り、電源電極9へ抜ける。これによりMOSF
ETのゲート端子に達する静電気は弱まり、静電気による
ゲート膜破壊を防止した。
ード1を順方向で通り、電源電極9へ抜けるか、さらに
ダイオード3を逆方向で通り、電源電極11へ抜ける。ま
た端子10に負の静電気が印加された場合、ダイオード2
を順方向で通り、電源電極11へ抜けるか、ダイオード3
を逆方向で通り、電源電極9へ抜ける。これによりMOSF
ETのゲート端子に達する静電気は弱まり、静電気による
ゲート膜破壊を防止した。
しかし前述の従来技術では、半導体集積回路の微細
化、高速化がすすむなかで、MOSFETのゲート膜厚がうす
くなってくると、ゲート膜の静電気耐量が低下し、従来
技術だけではゲート膜を保護できなくなってしまう。そ
こで本発明はこの様な問題点を解決するもので、その目
的とするところは、静電気に強い入力保護装置を提供す
るところにある。
化、高速化がすすむなかで、MOSFETのゲート膜厚がうす
くなってくると、ゲート膜の静電気耐量が低下し、従来
技術だけではゲート膜を保護できなくなってしまう。そ
こで本発明はこの様な問題点を解決するもので、その目
的とするところは、静電気に強い入力保護装置を提供す
るところにある。
本発明の半導体装置は、入力端子から入力した信号が
それぞれのゲートに供給される一対のPチャンネルMOSF
ETとNチャンネルMOSFETと前記一対のMOSFETを前記入力
端子に印可される静電気による破壊から保護するための
保護回路を備える半導体装置において、前記保護回路
が、前記入力端子に一端が接続された第1の抵抗と、前
記第1の抵抗の他端に一端が接続された第2の抵抗と、
アノードを前記第1の抵抗と第2の抵抗の接続点に接続
し、カソードを正側電源に接続した第1のダイオード
と、カソードを前記第1の抵抗と第2の抵抗の接続点に
接続し、アノードを負側電源に接続した第2のダイオー
ドと、アノードを前記一対のPチャンネルMOSFETとNチ
ャンネルMOSFETそれぞれのゲートに接続された前記第2
の抵抗の他端に接続し、カソードを前記正側電源に接続
した第3のダイオードと、カソードを前記一対のPチャ
ンネルMOSFETとNチャンネルMOSFETそれぞれのゲートに
接続された前記第2の抵抗の他端に接続し、アノードを
前記負側電源に接続した第4のダイオードと、前記第1
のダイオードあるいは第2のダイオードを作るための第
1のウエルと、前記一対のMOSFETのうちPチャンネルMO
SFETあるいはNチャンネルMOSFETいづれかのトランジス
タを作るために前記第1のウエルとは別に離間して設け
られた第2のウエルとを備え、前記第3のダイオードと
第4のダイオードは前記一対のMOSFETに隣接して設けら
れ、前記第2のウエルを用いて前記第3のダイオードあ
るいは第4のダイオードが形成されてなることを特徴と
する。
それぞれのゲートに供給される一対のPチャンネルMOSF
ETとNチャンネルMOSFETと前記一対のMOSFETを前記入力
端子に印可される静電気による破壊から保護するための
保護回路を備える半導体装置において、前記保護回路
が、前記入力端子に一端が接続された第1の抵抗と、前
記第1の抵抗の他端に一端が接続された第2の抵抗と、
アノードを前記第1の抵抗と第2の抵抗の接続点に接続
し、カソードを正側電源に接続した第1のダイオード
と、カソードを前記第1の抵抗と第2の抵抗の接続点に
接続し、アノードを負側電源に接続した第2のダイオー
ドと、アノードを前記一対のPチャンネルMOSFETとNチ
ャンネルMOSFETそれぞれのゲートに接続された前記第2
の抵抗の他端に接続し、カソードを前記正側電源に接続
した第3のダイオードと、カソードを前記一対のPチャ
ンネルMOSFETとNチャンネルMOSFETそれぞれのゲートに
接続された前記第2の抵抗の他端に接続し、アノードを
前記負側電源に接続した第4のダイオードと、前記第1
のダイオードあるいは第2のダイオードを作るための第
1のウエルと、前記一対のMOSFETのうちPチャンネルMO
SFETあるいはNチャンネルMOSFETいづれかのトランジス
タを作るために前記第1のウエルとは別に離間して設け
られた第2のウエルとを備え、前記第3のダイオードと
第4のダイオードは前記一対のMOSFETに隣接して設けら
れ、前記第2のウエルを用いて前記第3のダイオードあ
るいは第4のダイオードが形成されてなることを特徴と
する。
端子10に入った正の静電気は、ダイオード1を順方向
で通過し、電源電極9にぬけるか、さらにはダイオード
3を逆方向で通り、電源電極11に抜ける。但し端子に加
わった静電気は電荷移動経路のインピーダンスによって
は、瞬間的に抵抗6、7間の電位上昇をまねき、一部は
ダイオード3を逆方向で通過し、電源電極11へ抜けたり
する。瞬間的な高い電位変化の場合、ダイオード面積は
それほど電荷移動経路のインピーダンスにきかず、MOSF
ETのゲート膜にかかる電位をさげる効果はうすい。
で通過し、電源電極9にぬけるか、さらにはダイオード
3を逆方向で通り、電源電極11に抜ける。但し端子に加
わった静電気は電荷移動経路のインピーダンスによって
は、瞬間的に抵抗6、7間の電位上昇をまねき、一部は
ダイオード3を逆方向で通過し、電源電極11へ抜けたり
する。瞬間的な高い電位変化の場合、ダイオード面積は
それほど電荷移動経路のインピーダンスにきかず、MOSF
ETのゲート膜にかかる電位をさげる効果はうすい。
従来技術であれば、ダイオードを通して電荷が移動
し、端子への印加電圧に対し電位はさがるものの、抵抗
6、7間の瞬間的な高い電位はそのままMOSFETの入力に
もかかり、ゲート膜破壊を引き起こす。ゲート膜厚が薄
くなるほどゲート膜の電圧耐量は低下し、ゲート膜破壊
を引き起こしやすくなる。
し、端子への印加電圧に対し電位はさがるものの、抵抗
6、7間の瞬間的な高い電位はそのままMOSFETの入力に
もかかり、ゲート膜破壊を引き起こす。ゲート膜厚が薄
くなるほどゲート膜の電圧耐量は低下し、ゲート膜破壊
を引き起こしやすくなる。
本発明の構造によれば、抵抗6、7間に瞬間的にかか
った高い電位は、ダイオード4を電荷が順方向で通過
し、MOSFETのゲート膜にかかる電位は低下する。
った高い電位は、ダイオード4を電荷が順方向で通過
し、MOSFETのゲート膜にかかる電位は低下する。
従って多段に保護抵抗と保護ダイオードを分離する事
により、より薄いゲート膜を保護する事ができる。
により、より薄いゲート膜を保護する事ができる。
第1図は本発明の実施例における保護装置の等価回路
である。第2図は本発明の実施例における保護装置を半
導体装置上に実現したときのパターン図例である。この
パターン図例はP型基板半導体装置の例である。
である。第2図は本発明の実施例における保護装置を半
導体装置上に実現したときのパターン図例である。この
パターン図例はP型基板半導体装置の例である。
以下本発明を第2図のパターン図例を用いて具体的に
説明する。尚第1図第2図に明記されている各素子の番
号は対応している。
説明する。尚第1図第2図に明記されている各素子の番
号は対応している。
P基板上にP型の濃い拡散領域15(以降P+拡散と称
す)と、N型の島Nウェル領域13がありNウェル近辺に
N型の濃い拡散領域14(以降N+拡散と称す)が存在す
る。入力端子に接続された金属配線10はポリシリコン抵
抗6の一端に接続され、ポリシリコン抵抗6の他の端は
金属配線を通じNウェルとP+拡散からなるダイオード
1、及びP基板とN+拡散からなるダイオード2に接続
され、ポリシリコン抵抗7の一端に接続される。さらに
ポリシリコン抵抗7の別の一端は、金属配線を通じP基
板とN+拡散からなるダイオード5、およびNウェルと
P+拡散からなるダイオードに接続され、ポリシリコン
抵抗8の一端に接続される。さらにポリシリコン抵抗8
の一端はMOSFET12のゲート端子に接続される。
す)と、N型の島Nウェル領域13がありNウェル近辺に
N型の濃い拡散領域14(以降N+拡散と称す)が存在す
る。入力端子に接続された金属配線10はポリシリコン抵
抗6の一端に接続され、ポリシリコン抵抗6の他の端は
金属配線を通じNウェルとP+拡散からなるダイオード
1、及びP基板とN+拡散からなるダイオード2に接続
され、ポリシリコン抵抗7の一端に接続される。さらに
ポリシリコン抵抗7の別の一端は、金属配線を通じP基
板とN+拡散からなるダイオード5、およびNウェルと
P+拡散からなるダイオードに接続され、ポリシリコン
抵抗8の一端に接続される。さらにポリシリコン抵抗8
の一端はMOSFET12のゲート端子に接続される。
Nウェル13はN+拡散14を通じ正側電極9に電気的に
接続され、P基板はP+拡散15を通じ負側電極11に電気
的に接続される。ダイオード3は、N+拡散とP基板と
の間にできるダイオードである。
接続され、P基板はP+拡散15を通じ負側電極11に電気
的に接続される。ダイオード3は、N+拡散とP基板と
の間にできるダイオードである。
端子10に正の静電気が加わると、ダイオード1を順方
向に電荷が通過し、正側電極9へ、さらにはダイオード
3を逆方向に電荷が通過し、負側電極11へ抜けていく。
これにより抵抗6、7間の電位は低下するが、静電気印
加時の瞬間はそれほど電位はさがらず、抵抗7を介して
次段へつたわる。ここでさらにダイオード4、3を介し
て電荷を抜き、MOSFETのゲート入力にかかる瞬間的な電
位を下げる。
向に電荷が通過し、正側電極9へ、さらにはダイオード
3を逆方向に電荷が通過し、負側電極11へ抜けていく。
これにより抵抗6、7間の電位は低下するが、静電気印
加時の瞬間はそれほど電位はさがらず、抵抗7を介して
次段へつたわる。ここでさらにダイオード4、3を介し
て電荷を抜き、MOSFETのゲート入力にかかる瞬間的な電
位を下げる。
同様に負の静電気が加わると、ダイオード2、3及び
ダイオード5、3によりMOSFETのゲート入力にかかる瞬
間的な電位をさげる事ができる。
ダイオード5、3によりMOSFETのゲート入力にかかる瞬
間的な電位をさげる事ができる。
MOSFETのゲート膜破壊電圧は、ゲート膜厚が薄いほど
低下し、本発明の保護装置を複数段構成する事により、
MOSFETのゲート入力に印加される瞬間的な電位をさげる
事ができ、MOSFETを静電気から保護する事ができる。
低下し、本発明の保護装置を複数段構成する事により、
MOSFETのゲート入力に印加される瞬間的な電位をさげる
事ができ、MOSFETを静電気から保護する事ができる。
第1図に示す本発明の実施例は抵抗7の後に保護ダイ
オード4、5がそれぞれ正負側電極に接続されている
が、保護ダイオード1、2の電荷吸収経路のインピーダ
ンスによっては、ダイオード4もしくはダイオード5を
省略する事もできる。
オード4、5がそれぞれ正負側電極に接続されている
が、保護ダイオード1、2の電荷吸収経路のインピーダ
ンスによっては、ダイオード4もしくはダイオード5を
省略する事もできる。
第2図に示す本発明の実施例は、P型基板半導体装置
の例であるが、N型基板半導体装置でも、P型、N型の
関係を逆にする事により同様の説明が成り立つ。
の例であるが、N型基板半導体装置でも、P型、N型の
関係を逆にする事により同様の説明が成り立つ。
第5図は本発明の別の実施例である。入力端子に接続
された金属配線10から、ダイオード1、2及びポリシリ
コン抵抗7までの接続関係は第2図で説明した内容と同
じである。
された金属配線10から、ダイオード1、2及びポリシリ
コン抵抗7までの接続関係は第2図で説明した内容と同
じである。
保護ダイオード4、5は通常の論理ゲートセルのセル
列の中に組み込まれ、ウェルは論理ゲートセルと共有す
る。
列の中に組み込まれ、ウェルは論理ゲートセルと共有す
る。
ポリシリコン抵抗7の別の一端は金属配線を通じ上記
保護ダイオード4、5に接続され、MOSFET12のゲート端
子に接続される。第5図に示す実施例では、論理ゲート
セル列の内に静電気保護ダイオード4、5が設けられる
ため、その配置は自由に選択でき、本発明の保護装置を
半導体装置上に容易に実現できる。
保護ダイオード4、5に接続され、MOSFET12のゲート端
子に接続される。第5図に示す実施例では、論理ゲート
セル列の内に静電気保護ダイオード4、5が設けられる
ため、その配置は自由に選択でき、本発明の保護装置を
半導体装置上に容易に実現できる。
以上述べた本発明によれば、端子は正負電極にそれぞ
れ接続された第1及び第2の保護ダイオードの一方に接
続され、さらに保護抵抗に接続され、前記保護抵抗の別
の端子は、正負電極にそれぞれ接続された第4及び第5
の保護ダイオードの一方に接続される構造をとる事によ
り、MOS型半導体装置のゲート膜破壊耐量を大幅にアッ
プさせるというすぐれた効果を有する。
れ接続された第1及び第2の保護ダイオードの一方に接
続され、さらに保護抵抗に接続され、前記保護抵抗の別
の端子は、正負電極にそれぞれ接続された第4及び第5
の保護ダイオードの一方に接続される構造をとる事によ
り、MOS型半導体装置のゲート膜破壊耐量を大幅にアッ
プさせるというすぐれた効果を有する。
また第5図に示す実施例によれば、正負電極にそれぞ
れ接続された第4及び第5の保護ダイオードは、通常の
ロジックセル内に作成する事ができ、本発明を半導体装
置上に実現する上で、パターンレイアウトの自由度が増
し、入出力端子周辺のパターン的な集中がなくなる。
れ接続された第4及び第5の保護ダイオードは、通常の
ロジックセル内に作成する事ができ、本発明を半導体装
置上に実現する上で、パターンレイアウトの自由度が増
し、入出力端子周辺のパターン的な集中がなくなる。
これにより半導体装置上の無駄なスペースが減り半導
体装置のチップサイズを小さくできるという効果も有す
る。
体装置のチップサイズを小さくできるという効果も有す
る。
第1図は本発明の保護装置の一実施例を示す等価回路
図。 第2図は本発明の一実施例における半導体装置上のパタ
ーン図。 第3図は従来の保護装置を示す等価回路図。 第4図は従来の保護装置における半導体装置上のパター
ン図。 第5図は本発明の一実施例における半導体装置上のパタ
ーン図。 1、4……正側電極との間の保護ダイオード 2、5……負側電極との間の保護ダイオード 3……正負電極間の保護ダイオード 6、7、8……保護抵抗 9……正側電極 10……端子 11……負側電極 12……MOSFET 13……Nウェル 14……N+拡散 15……P+拡散 16……ポリシリコン−ALコンタクト 17……拡散−ALコンタクト
図。 第2図は本発明の一実施例における半導体装置上のパタ
ーン図。 第3図は従来の保護装置を示す等価回路図。 第4図は従来の保護装置における半導体装置上のパター
ン図。 第5図は本発明の一実施例における半導体装置上のパタ
ーン図。 1、4……正側電極との間の保護ダイオード 2、5……負側電極との間の保護ダイオード 3……正負電極間の保護ダイオード 6、7、8……保護抵抗 9……正側電極 10……端子 11……負側電極 12……MOSFET 13……Nウェル 14……N+拡散 15……P+拡散 16……ポリシリコン−ALコンタクト 17……拡散−ALコンタクト
Claims (1)
- 【請求項1】入力端子から入力した信号がそれぞれのゲ
ートに供給される一対のPチャンネルMOSFETとNチャン
ネルMOSFETと前記一対のMOSFETを前記入力端子に印可さ
れる静電気による破壊から保護するための保護回路を備
える半導体装置において、 前記保護回路が、 前記入力端子に一端が接続された第1の抵抗と、 前記第1の抵抗の他端に一端が接続された第2の抵抗
と、 アノードを前記第1の抵抗と第2の抵抗の接続点に接続
し、カソードを正側電源に接続した第1のダイオード
と、 カソードを前記第1の抵抗と第2の抵抗の接続点に接続
し、アノードを負側電源に接続した第2のダイオード
と、 アノードを前記一対のPチャンネルMOSFETとNチャンネ
ルMOSFETそれぞれのゲートに接続された前記第2の抵抗
の他端に接続し、カソードを前記正側電源に接続した第
3のダイオードと、 カソードを前記一対のPチャンネルMOSFETとNチャンネ
ルMOSFETそれぞれのゲートに接続された前記第2の抵抗
の他端に接続し、アノードを前記負側電源に接続した第
4のダイオードと、 前記第1のダイオードあるいは第2のダイオードを作る
ための第1のウエルと、前記一対のMOSFETのうちPチャ
ンネルMOSFETあるいはNチャンネルMOSFETいづれかのト
ランジスタを作るために前記第1のウエルとは別に離間
して設けられた第2のウエルとを備え、 前記第3のダイオードと第4のダイオードは前記一対の
MOSFETに隣接して設けられ、前記第2のウエルを用いて
前記第3のダイオードあるいは第4のダイオードが形成
されてなることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63290604A JP2780289B2 (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63290604A JP2780289B2 (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02135774A JPH02135774A (ja) | 1990-05-24 |
JP2780289B2 true JP2780289B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=17758154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63290604A Expired - Fee Related JP2780289B2 (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2780289B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09293836A (ja) * | 1996-04-25 | 1997-11-11 | Rohm Co Ltd | 半導体装置 |
JP2003072076A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Canon Inc | 記録ヘッド及びその記録ヘッドを用いた記録装置 |
RU2488191C1 (ru) * | 2009-06-09 | 2013-07-20 | Шарп Кабусики Кайся | Полупроводниковое устройство |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59111356A (ja) * | 1982-12-17 | 1984-06-27 | Nec Corp | 半導体装置 |
JPS60257576A (ja) * | 1984-06-04 | 1985-12-19 | Mitsubishi Electric Corp | Mis形電界効果半導体装置の入力保護回路 |
JPS6356957A (ja) * | 1986-08-28 | 1988-03-11 | Nec Corp | 保護回路 |
JPS6380563A (ja) * | 1986-09-24 | 1988-04-11 | Nec Corp | 入力保護装置 |
JPS6395667A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-26 | Nec Corp | 入力保護装置 |
-
1988
- 1988-11-17 JP JP63290604A patent/JP2780289B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
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Publication number | Publication date |
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