JPH0323662A - 半導体集積回路の保護回路 - Google Patents
半導体集積回路の保護回路Info
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- JPH0323662A JPH0323662A JP1159154A JP15915489A JPH0323662A JP H0323662 A JPH0323662 A JP H0323662A JP 1159154 A JP1159154 A JP 1159154A JP 15915489 A JP15915489 A JP 15915489A JP H0323662 A JPH0323662 A JP H0323662A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体集積回路の入力または出力の端子に、
たとえば静電気が印加されたときに破壊することを防い
で保護するための回路に関する.従来の技術 半導体集積回路は、相補形金属酸化WA@界効果トラン
ジスタ(略称、C−MOS FET)を含んでおり、
入力または出力のための端子に静電気が加えられると、
−ゲートの電気絶縁膜が破壊し、あるいはまたPN接合
が破壊されることがある.典型的な先行技術では、この
ような静電気による破壊を防ぐために、抵抗またはダイ
オードを端子に直列または並列に接続して構成される.
発明が解決しようとする課題 このような先行技術では、品質向上の面において、より
高い静電気耐圧性能を実現するには、前記抵抗の抵抗値
を大きくし、またダイオード性能を増大する必要があり
、それでも、静電気な,どめノイズによる耐圧性能が不
充分である.本発明の目的は、静電気などのノイズに対
する耐圧性能を向上した半導体集積回路の保護回路を提
供することである. 課題を解決するための手段 本発明は、半導体集積回路の入力または出力のための端
子と、 第1の一対の相補形金属酸化a電界効果トランジスタで
あって、これらの一対の各トランジスタのドレンとゲー
トとは前記端子に接続され、各トランジスタのソースは
、電源に接続される、そのような相補形金属酸化膜電界
効果トランジスタと,第2の一対の相補形金属酸化膜電
界効果トランジスタであって,これらの一対の各トラン
ジスタのドレンは、前記端子に接続され、ゲートとソー
スは、それぞれ共通に接続されて、電源に接続さハ,る
,その上うな相補形金属酸化展電界効果トランジスタと
を含み、 前記各トランジスタはフィールド部をゲートとして使い
、ドレンは高濃度不純物拡W!Lw4域を低濃度不純物
拡lIkw4域で包んだ構造を有することを特徴とする
半導体集積回路の保護回路である.作 用 本発明に従えば、第1の一対の相補形金属酸化11I′
@界効果トランジスタと第2の一対の相補形金属酸化膜
半導体電界効果トランジスタとを用い、第1のトランジ
スタでは、ドレンとゲートとは入力または出力のための
端子に接続されており、第2のトランジスタのドレンは
前記端子に接続されその第2のトランジスタのゲートと
ソースはそれぞれ共通に接続されて電源に接続される.
したがって第1の一対のトランジスタは、帥電気などの
ノイズの絶対値が小さい範囲では、ダイオードとして動
作し、その電流を流し、さらにそのノイズの絶対値が大
きくなったときには、第1または第2の各トランジスタ
が導通して1tFI&経路を形或する.これによって静
電気によるトランジスタの破壊を防止する, さらにまた本発明では、各トランジスタのドレンは高濃
度不純物拡散領域を低濃度不純物拡散領域で包んだ構造
となっているので、低濃度不純物拡散領域が、PN接合
の空乏層の幅を広くし、これによってノイズの絶対値が
小さい範囲で、過大電流および過大電圧によるPN接合
の破壊を防止する. 実施例 第1図は、本発明の一実施例の電気回路図である.この
ような電気回路は、半導体集積回路内に構威さされる.
入力または出力のための端子1は、抵抗2を介してライ
ン3に接続される.第1の一対の相補形金属酸化膜半導
体電界効果トランジスタ(略称、C−MOS FET
)1P,INにおいてPチャネルトランジスタ1Pのド
レンDIPとゲートGIPは、ライン3に接続され、そ
のソースSIPは直流電源の正端子VDDに接続される
.もう1つのNチャネルトランジスタ1NのドレンDI
Nとゲー} G I Nとは、ライン3に接続される.
ソースSINは接地される. また第2の一対の相補形金属酸化膜半導体電界効果トラ
ンジスタ2P,2Nが設けられる.一方,Pチャネルト
ランジスタ2PのドレンD2Pは、ライン3に接続され
、ゲートG2PとソースS2Pとは,直流@源の正端子
VDDに接続される.Nチャネルトランジスタ2Nのド
レンD2Nは、ライン3に接続される.ゲー} 0 2
Nとソース82Nとは接地される.前記電源の正端子
は,前述のように参照符VDDで示されており、負端子
はtlI地される.ライン3からの入力される電気信号
は半導体集積回路において設けられる制御回路4に与え
られ、あるいはまたこの制御回路4からの出力信号は端
子lから導出される. 第2図は、トランジスタIP.INの具体的な構成を示
す断面図である.P一半導体サブストレート基IE 5
aには、トランジスタIPのために、N一不純物拡散
ウエル層6aが形成される.このウエル層6aには、P
0不純物拡散領域7aが形成される.またこのウエル層
6aには、P一低濃度不純物拡敗領@ 8 aが形威さ
れ、これによってP1高濃度不純物拡lIk顕域9aが
包まれて形戒される.顕域7aには、電極であるソース
SIPが形成され、それは電源の正端子VDDに接続さ
れる.拡散領域7a,9aにわたって絶縁III 1
0 aが形成さーれ、この上にゲートG I Pが形威
される.またドレンDIPがm域9aに設けられる.ト
ランジスタ1Nにおいて、N0不純物拡散領域11aが
形戒され、ここにソースSINが形威される.さらにま
たN一不純物拡散領域12a内にN′″高濃度不純物拡
r&領域13aが包まれて形成され、ここにドレンDI
Nが形成される.さらにまた拡敗領域11a,13a間
にわたって電気絶縁膜14aが形成され、ゲー}GIN
が形威される. 第3図は、第2の相補形金属酸化膜半導体電界効果トラ
ンジスタ2P.2Nの構成を示す断面図である.N一不
純物拡散頗域である半導体サブストレート基板5bには
、トランジスタ2PのためのP゜不純物拡散領域1lb
が形rlt.され、ここにソース32Pが設けられる.
またP一低濃度不純物拡散領域12b内にP″″高濃度
不純物拡散領域13bが包まれて形戒され、ここにドレ
ンD2Pが形成される.また不純物拡散領域1lb,1
3bにわたって電気絶縁膜14bが形威され、この上に
ゲート02Pが形威される. さらにまたトランジスタ2Nに関してP一不純物拡散さ
れたウエル層6bが形成される.この中にN゜不純物拡
散領域7bが形成され、ここにソース82Nが形成され
る。またこのウエル層6bには、N一低濃度不純物拡散
領域8bが形成され、この中にN゛高濃度不純物拡散領
域9bが包まれて形成されドレンD2Nが設けられる.
不純物拡散領域7b,9b間には電気絶縁膜10bが形
威され、その上にゲート2が形成される.第4図は、抵
抗2の構成を示す断面図である.P一不純物拡散領域で
ある半導体サブストレート基板15には、N一不純物拡
散領域16が形成され、その中にN一不純物拡散領域1
7が形成される.この不純物拡散領域17には@411
8.19が接続される.電極18は端子1に接続され、
また電極19はライン3に接続される. 電極19が静電気などによって接地電位に対して喚対値
がたとえば12〜15V未満では、正極性であれば、ト
ランジスタIN,2Nを逆方向に、すなわちドレンDI
NからソースSIN、ドレンD2Nからソース32Nに
電流経路が形成され、そのノイズが負極性であればトラ
ンジスタIN,2Nを順方向に、すなわちソースSIN
からドレンDIN、ソース82NからドレンD2Nに電
流経路が形威される, 端子1の電位が接地電位に対して絶対値が大きく、正極
性であれば、トランジスタINが電界効果トランジスタ
として導通し、負極性であれば、もう1つのトランジス
タ2Nが電界効果トランジスタとして導通する. このような動作は第1表に示されるとおりである. (以下余白) 第 1 表 .端子1の電位
が電源の正端子VDDの電位に対して、絶対値がたとえ
ば12〜15V未満であるときには、正極性のときトラ
ンジスタIP,2Pは順゛方向すなわちドレンDIPか
らソースS1P、ドレンD2PからソースS2Pに電流
経路が形成され、負極性のとき、トランジスタIP,2
Pの逆方向、すなわちソースSIPからドレンDIPソ
ースS2PからドレンD2Pに電流経路が形戒される. 端子1の電位が電源の正端子VDDの電位に対して、そ
の絶対値が大きく、正極性であるときには、トランジス
タ2Pが電界効果トランジスタとして導通し、負極性で
あるときトランジスタ1Pが電界効果トランジスタとし
て導通する.この動作の状態は第2表に示されるとおり
である. 第 2f! こうして端子lに印加される静電気などのノイズの電位
が前述のように、たとえば12〜15V未満の範囲では
、トランジスタIN,2N,IP,2Pのダイオード特
性によって、電流経路を形成し、このときドレンDIP
,D2P,DIN,D2NmlのP−またはN−の低濃
度不純物拡散領域8a,12b.12a,8bがPN接
合の空乏層の幅を広くしているので、過大電流および過
大電圧によるPN接合の破壊を防止する.また端子1に
印加されるノイズなどの電圧が12〜15V以上であっ
て高いときには、トランジスタIN,2N:2P,IP
が電界効果トランジスタとして前述のように導通し、こ
のときゲートG I N ,” G 2 N;G2P,
GIPはフィールド部の厚い電気絶縁膜14a.10b
; 14b,10aに横戒されているので、ゲート、ド
レン間の電気力線の集中度が低くなり、ゲート破壊に対
する耐圧性能が高い,したがって静電気に対する保護機
能が有効に達戒される. 入力抵抗2は、静電気の尖頭波形をやわらげ、後続の保
護回路の負担を低減する働きをする.この抵抗2は、前
述の第4図から明らかなように、N0高濃度不純物拡散
領域17をN一低濃度不純物拡散領域16で包み込む構
造としているので、前述のドレン側PN接合と同様に、
過大電流および過大電圧によるPN接合の破壊に対する
保護がなされる.他の実施例として、抵抗2における基
板15をN−とし、領域16をP−とし、領域17をP
0の各不純物拡散領域として構成してもよい. 発明の効果 以上のように本発明によれば、静電気などのノイズによ
って相補形金属酸化展半導体電界効果トランジスタのP
N接合の破壊を防ぐことができ,静電気耐圧性能を向上
することができる.
たとえば静電気が印加されたときに破壊することを防い
で保護するための回路に関する.従来の技術 半導体集積回路は、相補形金属酸化WA@界効果トラン
ジスタ(略称、C−MOS FET)を含んでおり、
入力または出力のための端子に静電気が加えられると、
−ゲートの電気絶縁膜が破壊し、あるいはまたPN接合
が破壊されることがある.典型的な先行技術では、この
ような静電気による破壊を防ぐために、抵抗またはダイ
オードを端子に直列または並列に接続して構成される.
発明が解決しようとする課題 このような先行技術では、品質向上の面において、より
高い静電気耐圧性能を実現するには、前記抵抗の抵抗値
を大きくし、またダイオード性能を増大する必要があり
、それでも、静電気な,どめノイズによる耐圧性能が不
充分である.本発明の目的は、静電気などのノイズに対
する耐圧性能を向上した半導体集積回路の保護回路を提
供することである. 課題を解決するための手段 本発明は、半導体集積回路の入力または出力のための端
子と、 第1の一対の相補形金属酸化a電界効果トランジスタで
あって、これらの一対の各トランジスタのドレンとゲー
トとは前記端子に接続され、各トランジスタのソースは
、電源に接続される、そのような相補形金属酸化膜電界
効果トランジスタと,第2の一対の相補形金属酸化膜電
界効果トランジスタであって,これらの一対の各トラン
ジスタのドレンは、前記端子に接続され、ゲートとソー
スは、それぞれ共通に接続されて、電源に接続さハ,る
,その上うな相補形金属酸化展電界効果トランジスタと
を含み、 前記各トランジスタはフィールド部をゲートとして使い
、ドレンは高濃度不純物拡W!Lw4域を低濃度不純物
拡lIkw4域で包んだ構造を有することを特徴とする
半導体集積回路の保護回路である.作 用 本発明に従えば、第1の一対の相補形金属酸化11I′
@界効果トランジスタと第2の一対の相補形金属酸化膜
半導体電界効果トランジスタとを用い、第1のトランジ
スタでは、ドレンとゲートとは入力または出力のための
端子に接続されており、第2のトランジスタのドレンは
前記端子に接続されその第2のトランジスタのゲートと
ソースはそれぞれ共通に接続されて電源に接続される.
したがって第1の一対のトランジスタは、帥電気などの
ノイズの絶対値が小さい範囲では、ダイオードとして動
作し、その電流を流し、さらにそのノイズの絶対値が大
きくなったときには、第1または第2の各トランジスタ
が導通して1tFI&経路を形或する.これによって静
電気によるトランジスタの破壊を防止する, さらにまた本発明では、各トランジスタのドレンは高濃
度不純物拡散領域を低濃度不純物拡散領域で包んだ構造
となっているので、低濃度不純物拡散領域が、PN接合
の空乏層の幅を広くし、これによってノイズの絶対値が
小さい範囲で、過大電流および過大電圧によるPN接合
の破壊を防止する. 実施例 第1図は、本発明の一実施例の電気回路図である.この
ような電気回路は、半導体集積回路内に構威さされる.
入力または出力のための端子1は、抵抗2を介してライ
ン3に接続される.第1の一対の相補形金属酸化膜半導
体電界効果トランジスタ(略称、C−MOS FET
)1P,INにおいてPチャネルトランジスタ1Pのド
レンDIPとゲートGIPは、ライン3に接続され、そ
のソースSIPは直流電源の正端子VDDに接続される
.もう1つのNチャネルトランジスタ1NのドレンDI
Nとゲー} G I Nとは、ライン3に接続される.
ソースSINは接地される. また第2の一対の相補形金属酸化膜半導体電界効果トラ
ンジスタ2P,2Nが設けられる.一方,Pチャネルト
ランジスタ2PのドレンD2Pは、ライン3に接続され
、ゲートG2PとソースS2Pとは,直流@源の正端子
VDDに接続される.Nチャネルトランジスタ2Nのド
レンD2Nは、ライン3に接続される.ゲー} 0 2
Nとソース82Nとは接地される.前記電源の正端子
は,前述のように参照符VDDで示されており、負端子
はtlI地される.ライン3からの入力される電気信号
は半導体集積回路において設けられる制御回路4に与え
られ、あるいはまたこの制御回路4からの出力信号は端
子lから導出される. 第2図は、トランジスタIP.INの具体的な構成を示
す断面図である.P一半導体サブストレート基IE 5
aには、トランジスタIPのために、N一不純物拡散
ウエル層6aが形成される.このウエル層6aには、P
0不純物拡散領域7aが形成される.またこのウエル層
6aには、P一低濃度不純物拡敗領@ 8 aが形威さ
れ、これによってP1高濃度不純物拡lIk顕域9aが
包まれて形戒される.顕域7aには、電極であるソース
SIPが形成され、それは電源の正端子VDDに接続さ
れる.拡散領域7a,9aにわたって絶縁III 1
0 aが形成さーれ、この上にゲートG I Pが形威
される.またドレンDIPがm域9aに設けられる.ト
ランジスタ1Nにおいて、N0不純物拡散領域11aが
形戒され、ここにソースSINが形威される.さらにま
たN一不純物拡散領域12a内にN′″高濃度不純物拡
r&領域13aが包まれて形成され、ここにドレンDI
Nが形成される.さらにまた拡敗領域11a,13a間
にわたって電気絶縁膜14aが形成され、ゲー}GIN
が形威される. 第3図は、第2の相補形金属酸化膜半導体電界効果トラ
ンジスタ2P.2Nの構成を示す断面図である.N一不
純物拡散頗域である半導体サブストレート基板5bには
、トランジスタ2PのためのP゜不純物拡散領域1lb
が形rlt.され、ここにソース32Pが設けられる.
またP一低濃度不純物拡散領域12b内にP″″高濃度
不純物拡散領域13bが包まれて形戒され、ここにドレ
ンD2Pが形成される.また不純物拡散領域1lb,1
3bにわたって電気絶縁膜14bが形威され、この上に
ゲート02Pが形威される. さらにまたトランジスタ2Nに関してP一不純物拡散さ
れたウエル層6bが形成される.この中にN゜不純物拡
散領域7bが形成され、ここにソース82Nが形成され
る。またこのウエル層6bには、N一低濃度不純物拡散
領域8bが形成され、この中にN゛高濃度不純物拡散領
域9bが包まれて形成されドレンD2Nが設けられる.
不純物拡散領域7b,9b間には電気絶縁膜10bが形
威され、その上にゲート2が形成される.第4図は、抵
抗2の構成を示す断面図である.P一不純物拡散領域で
ある半導体サブストレート基板15には、N一不純物拡
散領域16が形成され、その中にN一不純物拡散領域1
7が形成される.この不純物拡散領域17には@411
8.19が接続される.電極18は端子1に接続され、
また電極19はライン3に接続される. 電極19が静電気などによって接地電位に対して喚対値
がたとえば12〜15V未満では、正極性であれば、ト
ランジスタIN,2Nを逆方向に、すなわちドレンDI
NからソースSIN、ドレンD2Nからソース32Nに
電流経路が形成され、そのノイズが負極性であればトラ
ンジスタIN,2Nを順方向に、すなわちソースSIN
からドレンDIN、ソース82NからドレンD2Nに電
流経路が形威される, 端子1の電位が接地電位に対して絶対値が大きく、正極
性であれば、トランジスタINが電界効果トランジスタ
として導通し、負極性であれば、もう1つのトランジス
タ2Nが電界効果トランジスタとして導通する. このような動作は第1表に示されるとおりである. (以下余白) 第 1 表 .端子1の電位
が電源の正端子VDDの電位に対して、絶対値がたとえ
ば12〜15V未満であるときには、正極性のときトラ
ンジスタIP,2Pは順゛方向すなわちドレンDIPか
らソースS1P、ドレンD2PからソースS2Pに電流
経路が形成され、負極性のとき、トランジスタIP,2
Pの逆方向、すなわちソースSIPからドレンDIPソ
ースS2PからドレンD2Pに電流経路が形戒される. 端子1の電位が電源の正端子VDDの電位に対して、そ
の絶対値が大きく、正極性であるときには、トランジス
タ2Pが電界効果トランジスタとして導通し、負極性で
あるときトランジスタ1Pが電界効果トランジスタとし
て導通する.この動作の状態は第2表に示されるとおり
である. 第 2f! こうして端子lに印加される静電気などのノイズの電位
が前述のように、たとえば12〜15V未満の範囲では
、トランジスタIN,2N,IP,2Pのダイオード特
性によって、電流経路を形成し、このときドレンDIP
,D2P,DIN,D2NmlのP−またはN−の低濃
度不純物拡散領域8a,12b.12a,8bがPN接
合の空乏層の幅を広くしているので、過大電流および過
大電圧によるPN接合の破壊を防止する.また端子1に
印加されるノイズなどの電圧が12〜15V以上であっ
て高いときには、トランジスタIN,2N:2P,IP
が電界効果トランジスタとして前述のように導通し、こ
のときゲートG I N ,” G 2 N;G2P,
GIPはフィールド部の厚い電気絶縁膜14a.10b
; 14b,10aに横戒されているので、ゲート、ド
レン間の電気力線の集中度が低くなり、ゲート破壊に対
する耐圧性能が高い,したがって静電気に対する保護機
能が有効に達戒される. 入力抵抗2は、静電気の尖頭波形をやわらげ、後続の保
護回路の負担を低減する働きをする.この抵抗2は、前
述の第4図から明らかなように、N0高濃度不純物拡散
領域17をN一低濃度不純物拡散領域16で包み込む構
造としているので、前述のドレン側PN接合と同様に、
過大電流および過大電圧によるPN接合の破壊に対する
保護がなされる.他の実施例として、抵抗2における基
板15をN−とし、領域16をP−とし、領域17をP
0の各不純物拡散領域として構成してもよい. 発明の効果 以上のように本発明によれば、静電気などのノイズによ
って相補形金属酸化展半導体電界効果トランジスタのP
N接合の破壊を防ぐことができ,静電気耐圧性能を向上
することができる.
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体集積回路の入力または出力のための端子と、 第1の一対の相補形金属酸化膜電界効果トランジスタで
あって、これらの一対の各トランジスタのドレンとゲー
トとは前記端子に接続され、各トランジスタのソースは
、電源に接続される、そのような相補形金属酸化膜電界
効果トランジスタと、第2の一対の相補形金属酸化膜電
界効果トランジスタであって、これらの一対の各トラン
ジスタのドレンは、前記端子に接続され、ゲートとソー
スは、それぞれ共通に接続されて、電源に接続される、
そのような相補形金属酸化膜電界効果トランジスタとを
含み、 前記各トランジスタはフィールド部をゲートとして使い
、ドレンは高濃度不純物拡散領域を低濃度不純物拡散領
域で包んだ構造を有することを特徴とする半導体集積回
路の保護回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1159154A JPH0323662A (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 半導体集積回路の保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1159154A JPH0323662A (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 半導体集積回路の保護回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0323662A true JPH0323662A (ja) | 1991-01-31 |
Family
ID=15687449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1159154A Pending JPH0323662A (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 半導体集積回路の保護回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0323662A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6847059B2 (en) | 2000-10-18 | 2005-01-25 | Yamaha Corporation | Semiconductor input protection circuit |
US6895785B2 (en) | 2001-03-30 | 2005-05-24 | Shima Seiki Manufacturing Limited | Yarn carrier of weft knitting device |
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1989
- 1989-06-20 JP JP1159154A patent/JPH0323662A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6847059B2 (en) | 2000-10-18 | 2005-01-25 | Yamaha Corporation | Semiconductor input protection circuit |
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