JP2786152B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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Description
に関し、特に半導体基板の電位を検出する基板電位検出
回路と、各種端子に印加される静電気等の異常電圧に対
する保護回路とを含む半導体集積回路装置に関する。
装置などでは、例えば1本のワード線に多数のMOSト
ランジスタが接続され、その拡散容量が動作速度を低下
させるため、半導体基板の電位を負方向にバイアスして
その拡散容量を低減し、動作の高速化をはかっている。
基板を負方向にバイアスするための基板電位発生回路を
備えているが、消費電力の削減のため、書込み、読出し
動作時以外は、半導体基板の電位が所定のレベルになる
まで、基板電位発生回路の動作を停止させることが多
い。この基板電位発生回路の動作を制御するため、半導
体基板の電位を検出する基板電位検出回路が設けられて
いる。
や、電源電位供給用の電源端子(接地用端子も含む)に
は、静電気等の異常電圧が印加される危険性が高いの
で、通常、これら入出力端子及び電源端子と接続する回
路を異常電圧から保護するための保護回路が設けられて
いる。
電位を伝達するための基板電位検出用配線と、上記保護
回路に流れる電流経路用の配線とを別々に設けていたの
ではチップ面積が増大するため基板電位検出用配線と上
記電流経路用の配線とを1本で共用するのが一般的であ
る。
回路とを含み、かつ基板電位検出用配線と保護回路の電
流経路用の配線とを共用する従来の半導体集積回路装置
の一例を示す回路図を図3に示す。
形成され電源電圧が供給されているときに基板電位検出
信号を含む各種信号を受けて所定の処理動作を行う内部
回路(図示省略)と、この内部回路と接続しこの内部回
路と外部回路との間で信号の授受を行う入出力端子T1
と、上記内部回路に電源電圧(接地電位を含む)を供給
するための電源端子T2と、上記半導体基板と接続しこ
の半導体基板の電位を伝達する基板電位検出用配線Ls
bと、寄生バイポーラトランジスタBT1及びダイオー
ドD1を備え一端を入出力端子T1と接続し他端を基板
電位検出用配線Lsbと接続する入出力保護回路2と、
寄生バイポーラトランジスタBT2及びダイオードD2
を備え一端を電源端子T2と接続し他端を基板電位検出
用配線Lsbと接続して入出力保護回路2と共に入出力
端子T1及び電源端子T2に印加される静電気等の異常
電圧から、これら端子(T1,T2)と接続する回路を
保護する電源保護回路3と、ゲートを基板電位検出用配
線Lsbと接続しソースを電源端子T2と接続するMO
SトランジスタMT1を備え上記半導体基板の電位を検
出して基板電位検出信号として上記内部回路へ供給する
基板電位検出回路1とを有する構成となっている。
回路3の電流経路と基板電位検出用配線Lsbとが共用
となっている。
る部分の配置図とその断面図とを図4(a),(b)に
示す。
Lsbを含む実線部分は金属配線であり、絶縁膜13の
上層部に形成される。また破線部分はMOSトランジス
タMT1のゲート部分であり、多結晶シリコン等で形成
される。更に、こまかい点線部分は、寄生バイポーラト
ランジスタBT1,BT2、ダイオードD1,D2及び
MOSトランジスタMT1の拡散層12を示し、図4
(b)において、P型がN型かによって斜線の方向を変
えている。なお、図4(a)にはウェル11の表示は省
略されている。
り、入出力端子T1に正の静電気が印加された際の動作
について説明する。
静電気による放電電流Iは、入出力保護回路2のMOS
トランジスタBT1を介して基板電位検出用配線Lsb
に流れ(BT1のブレークダウンによる)その放電電流
Iは電源保護回路3に流れるI2と基板電位検出回路1
に流れるI1とに分かれる。放電電流I2は電源保護回
路3のダイオードD2を通して電源端子T2に放電され
るが、放電電流I1は、放電経路がないため、基板電位
検出回路1のMOSトランジスタM51のゲートに高電
圧を供給することになり、このゲート酸化膜を破壊する
危険性がある。
回路装置では、基板電位検出回路1の入力段のMOSト
ランジスタMT1のゲートが直接基板電位検出用配線L
sbと接続されており、かつMOSトランジスタMT1
のソースが接地電位の電源端子T2と接続されており、
また基板電位検出用配線Lsbが入出力保護回路2及び
電源保護回路3の電流経路となっているので、入出力端
子T1に印加された異常電圧によって発生する基板電位
検出用配線Lsbに流れる電流でMOSトランジスタM
T1のゲートが高電圧となり、このMOSトランジスタ
MT1のゲート酸化膜が破壊される危険性がある。この
ような危険性は、組立工程や捺印工程等の電源電圧が供
給されていないときに多く発生する。この危険性を回避
しようとして入出力保護回路2及び電源保護回路3の電
流経路を基板電位検出用配線Lsbと分離しようとする
と、そのための金属配線が必要となり、チップ面積の増
大及び集積度の低下を招く、という問題点が生じる。
積度の低下を招くことなく、異常電圧による基板電位検
出回路の入力段のMOSトランジスタの破壊を防止する
ことができる半導体集積回路装置を提供することにあ
る。
装置は、入出力端子及び電源端子と接続し電源電圧が供
給されているとき半導体基板をバイアスする基板電位を
基板電位検出信号に対応して発生すると共に各種信号を
受けて所定の処理動作を行う内部回路と、半導体基板が
接続された基板電位検出用配線の電位を検出して前記基
板電位検出信号を発生する基板電位検出回路と、一端を
前記入出力端子及び電源端子それぞれと対応接続し他端
を共に前記基板電位検出用配線と接続して前記内部回路
を静電気を含む異常電圧から保護する入出力保護回路及
び電源保護回路と、前記電源電圧が供給されているとき
には前記基板電位検出回路に前記基板電位検出用配線の
電位を伝達し前記電源電圧が供給されていないときには
前記基板電位検出回路への前記基板電位検出用配線の電
位の伝達を遮断する保護回路とを有している。
図面を参照して説明する。
である。
導体集積回路装置と相違する点は、基板電位検出回路1
の入力段のMOSトランジスタMT1のゲートと基板電
位検出用配線Lsbとを分離し、これらの間に、入力端
を電源端子T2と接続するインバータIV1と、ゲート
をこのインバータIV1の出力端と接しソースを基板電
位検出用配線Lsbと接続しドレインをMOSトランジ
スタMT1のゲートと接続するMOSトランジスタMT
2とを備え、内部回路を含む半導体基板に形成された回
路に電源電圧が供給されているときにはMOSトランジ
スタMT2を導通状態として基板電位検出用配線Lsb
の電位をMOSトランジスタMT1のゲートに伝達し、
上記回路に電源電圧が供給されていないときにはMOS
トランジスタMT2を非導通としてMOSトランジスタ
MT1のゲートへの基板電位検出用配線Lsbの電位の
伝達を遮断する保護回路4を設けた点にある。
等の異常電圧が印加される危険性の高いのは、組立工程
や捺印工程等の、半導体基板に形成された回路に電源電
圧が供給されていない状態(第2の状態)のときであ
る。このときには、インバータIV1の出力端(すなわ
ちMT2のゲート)を基板電位検出用配線Lsbとの間
に電位差はなく、MOSトランジスタMT2は非導通状
態となっており、入出力端子T1に異常電圧が印加さ
れ、この異常電圧によって入出力回路2から基板電位検
出用配線Lsb及び電源保護回路3を経由して電流が流
れたとしても、この異常電圧及びその電流をMOSトラ
ンジスタMT2で遮断することができるので、MOSト
ラジスタMT1のゲートには高電圧が印加されることは
なく、従ってMOSトランジスタMT1が破壊されるこ
とはない。
2及び電源保護回路3の電流経路と基板電位検出用配線
とが共用となっており、新たに設けられた保護回路4も
MOSトランジスタ3個で済むので、MOSトランジス
タMT1の破壊防止対策のためのチップ面積の増大は極
めてわずかであり、集積度の低下も殆んどない。
電源電圧が供給された状態(第1の状態)では、インバ
ータIVの出力端が高レベルとなり、MOSトランジス
タMT2は導通状態となって基板電位検出用配線Lsb
の電位が基板電位検出回路1のMOSトランジスタMT
1のゲートに伝達され、基板電位検出回路1はその電位
を検出して基板電位検出信号を内部回路へ供給する。
部分の配置図を示す。
ランジスタMT2以外の部分がインバータIV1であ
り、CMOS型となっている。このCMOS型のインバ
ータIV1のPチャネル型及びNチャネル型のMOSト
ランジスタを、図2の下側及び上側のどちらとしても、
保護回路4の機能をはたすことができる。また、この図
2において、実線部分は金属配線を示し、破線部分は多
結晶シリコンによるMOSトランジスタのゲートを示
し、こまかい点線部分はMOSトランジスタ及びダイオ
ード等の拡散層を示すことは、図4に示された従来例と
同じである。また、この図2には、Pチャネル型のMO
Sトランジスタ用のウェルは表示されていない。
4のMOSトランジスタMT2の導通、非導通を制御す
る論理回路をインバータIV1としたが、要は半導体基
板に形成された回路の第1及び第2の状態を判別してM
OSトランジスタMT2の導通,非導通を制御する回路
であればよいので、インバータに限定されるものではな
い。また、半導体基板に形成された回路の第1及び第2
の状態を、この回路に電源電圧が供給されているときと
いないとき、としたが、これ以外でも、異常電圧が発生
しやすい特に特定した状態のときに異常電圧から保護す
る、という場合もあり電源電圧が供給されているかいな
いか、という状態に限定されるものではない。
に対する保護回路の電流経路と基板電位検出用配線とは
共用のままとし、基板電位検出回路の入力段のMOSト
ランジスタのゲートと基板電位検出用配線との間に、半
導体基板に形成された回路が第1の状態のときには基板
電位検出用配線の電位を上記MOSトランジスタのゲー
トに伝達し、異常電圧が発生しやすい第2の状態のとき
には上記MOSトランジスタのゲートへの基板電位検出
用配線の電位の伝達を遮断する保護回路を設けた構成と
したので、チップ面積の増大及び集積度の低下を招くこ
となく、異常電圧により基板電位検出回路の入力段のM
OSトランジスタが破壊されるのを防止することができ
る効果がある。
である。
び断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 入出力端子及び電源端子と接続し電源電
圧が供給されているとき半導体基板をバイアスする基板
電位を基板電位検出信号に対応して発生すると共に各種
信号を受けて所定の処理動作を行う内部回路と、半導体基板が接続された基板電位検出用配線の電位を検
出して前記基板電位検出信号を発生する基板電位検出回
路と、 一端を前記入出力端子及び電源端子それぞれと対応接続
し他端を共に前記基板電位検出用配線と接続して前記内
部回路を静電気を含む異常電圧から保護する入出力保護
回路及び電源保護回路と、前記電源電圧が供給されている ときには前記基板電位検
出回路に前記基板電位検出用配線の電位を伝達し前記電
源電圧が供給されていないときには前記基板電位検出回
路への前記基板電位検出用配線の電位の伝達を遮断する
保護回路とを有することを特徴とする半導体集積回路装
置。
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