JPH0669429A - 半導体回路 - Google Patents

半導体回路

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JPH0669429A
JPH0669429A JP22171392A JP22171392A JPH0669429A JP H0669429 A JPH0669429 A JP H0669429A JP 22171392 A JP22171392 A JP 22171392A JP 22171392 A JP22171392 A JP 22171392A JP H0669429 A JPH0669429 A JP H0669429A
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JP
Japan
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transistor
drain
input
circuit
gate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP22171392A
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English (en)
Inventor
Shinichi Inoue
信一 井上
Yukinori Uezono
幸典 上薗
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Kyushu Fujitsu Electronics Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Kyushu Fujitsu Electronics Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Kyushu Fujitsu Electronics Ltd, Fujitsu Ltd filed Critical Kyushu Fujitsu Electronics Ltd
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は静電気等によるMOSトランジスタ
のゲート酸化膜破壊を保護する保護素子を有した半導体
回路に関し、内部回路保護用トランジスタのゲート酸化
膜破壊を保護することを目的とする。 【構成】 入力パッド1より半導体集積回路の内部回路
2に到る信号線15と、互いに導電型の異なる第1及び
第2のトランジスタQA 及びQB の各ドレインとの間
に、第1及び第2の保護素子21及び22が夫々介挿接
続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体回路に係り、特に
静電気等によるMOSトランジスタのゲート酸化膜破壊
を保護する保護素子を備えた半導体回路に関する。
【0002】CMOS半導体回路において、入力回路を
静電破壊から保護するために保護素子が設けられてい
る。しかし、この保護素子としてMOS型トランジスタ
を用いた場合、そのゲート酸化膜が静電気により破壊さ
れることがあるため、保護素子の保護も必要とされる。
【0003】
【従来の技術】図9は従来の半導体回路の一例の回路図
を示す。同図中、入力パッド1と内部回路2との間に、
PチャンネルMOSトランジスタQA とNチャンネルM
OSトランジスタQB の各ドレインが共通接続され、M
OSトランジスタQA のソースは電源電圧VDD端子に、
またMOSトランジスタQB のソースは電源電圧VSS
子に夫々接続されている。また、DA はMOSトランジ
スタQA の寄生ダイオード、DB はMOSトランジスタ
B の寄生ダイオードである。
【0004】図10は従来の半導体回路の一例の断面図
を示す。同図中、N型基板3上に形成されたP型拡散領
域4及び5が夫々図9に示したPチャンネルのMOSト
ランジスタQA のソース、ドレインで、また酸化膜6上
にゲート電極7が形成されている。
【0005】一方、N型基板3上に形成されたPウェル
8内に形成されたN型拡散領域9及び10が前記Nチャ
ンネルMOSトランジスタQB のソース、ドレインであ
り、またゲート酸化膜11上にゲート電極12が形成さ
れている。N型基板3はQA及びQB のバックゲートを
構成している。またドレイン5及び10は共通接続され
ている。更に、ドレイン5とN型基板3とのPN接合に
より寄生ダイオードD A が形成され、ドレイン10とP
ウェル8のPN接合により寄生ダイオードDBが形成さ
れている。
【0006】かかる構成の従来の半導体回路において、
入力パッド1に入力される入力信号は電源電圧VDDより
小で、かつ、電源電圧VSSより大なる電圧範囲内の信号
で、そのまま内部回路2へ入力される。一方、静電気等
によりVDD以上の過大な高電圧が入力パッド1に加わっ
た場合、寄生ダイオードDA がオンになると共にMOS
トランジスタQA がオンになるため、入力高電圧は内部
回路2へはVDDに制限されて入力される。
【0007】他方、VSSより負方向に大なる過大な高電
圧が入力パッド1に加わった場合、寄生ダイオードDB
がオンになると共にMOSトランジスタQB がオンにな
るため、入力高電圧は内部回路2へはVSSに制限されて
入力される。このように、この従来の半導体回路では、
内部回路2へVDD以上、VSS以下の過大電圧(ノイズ)
が印加されるのを防ぐ、保護回路として作動する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の半導体回路は、VDDより正方向に大なる過大な電圧入
力時には図10のPチャンネルMOSトランジスタQA
のゲート酸化膜6に直接高電圧が入力されてしまい、ま
たVSSより負方向に大なる過大な電圧入力時には、Nチ
ャンネルMOSトランジスタQB のゲート酸化膜11に
高電圧が加わるため、上記の高電圧が長い期間入力され
るとゲート酸化膜6又は11が破壊してしまい、その結
果リーク電流が流れ、IC(集積回路)の劣化をまね
く。
【0009】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
保護用トランジスタの破壊を防止することにより、上記
の課題を解決した半導体回路を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
図を示す。同図に示すように、本発明は入力パッド1よ
り半導体集積回路の内部回路2に到る信号線15と、互
いに導電型の異なる第1及び第2のトランジスタQA
びQB の各ドレインとの間に、第1及び第2の保護素子
21及び22を夫々介挿接続した点に特徴を有する。
【0011】
【作用】本発明では過大入力に対して第1及び第2のト
ランジスタQA 及びQB のいずれか一方がオンとなり、
内部回路2を保護するに際し、保護素子21及び22に
よりトランジスタQA 及びQB のゲート酸化膜には入力
パッド1より直接に過大レベルの入力電圧が印加されな
いようにすることができる。
【0012】
【実施例】図2は本発明の第1実施例の回路図を示す。
同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図2において、Q1 は前記第1の保護
素子21に相当するPチャンネルMOSトランジスタ
で、そのソースが前記第1のトランジスタに相当するP
チャンネルMOSトランジスタQA のドレインに接続さ
れ、またQ1 のドレインは信号線15に接続されてい
る。
【0013】Q2 は前記第2の保護素子22に相当する
NチャンネルMOSトランジスタで、そのソースが前記
第2のトランジスタに相当するNチャンネルMOSトラ
ンジスタQB のドレインに接続され、またQ2 のドレイ
ンは信号線15に接続されている。更に、トランジスタ
1 及びQ2 の両ゲートはいずれも開放とされている。
【0014】図3は図2の第1実施例の断面図を示す。
同図中、N型基板31上に直接にN型拡散領域32,P
型拡散領域33,34及び35が形成され、またPウェ
ル40内にはN型拡散領域41,42及び43とP型拡
散領域44とが形成されている。
【0015】その後、ゲート酸化膜36,38,45及
び47が所定位置に形成された後、ゲート電極37,3
9,46及び48がゲート酸化膜36,38,45及び
47上に被覆形成される。更に、N型拡散領域32,P
型拡散領域33及びゲート電極37が電源電圧VDD入力
端子に接続されると共に、N型拡散領域43,P型拡散
領域44及びゲート電極48が夫々電源電圧VSS入力端
子に接続されている。また、P型拡散領域35とN型拡
散領域41とは入力パッド1及び内部回路2を接続する
信号線15に接続されている。
【0016】これにより、P型拡散領域33及び34は
トランジスタQA のソース及びドレインを、またP型拡
散領域34及び35は夫々トランジスタQ1 のソース及
びドレインを構成し、ゲート電極37,39はトランジ
スタQA ,Q1 の各ゲートを構成する。また、N型拡散
領域41及び42は夫々トランジスタQ2 のドレイン及
びソースを構成し、N型拡散領域42及び43は夫々ト
ランジスタQB のドレイン及びソースを構成している。
【0017】図2及び図3に示す第1実施例では、入力
パッド1にVDDより正方向に大なる過大電圧が入力され
ると、トランジスタQ1 及びQA が夫々オンとなり、内
部回路2には電圧VDDに制限されて入力される。また、
入力パッド1にVSSより負方向に大なる過大電圧が入力
されると、トランジスタQ2 及びQB が夫々オンとな
り、内部回路2には電圧VSSに制限されて入力される。
【0018】ここで、上記の過大電圧入力時にはトラン
ジスタQA ,QB のゲート酸化膜36,47には直接電
界が加わらないので、ゲート酸化膜36,47の破壊を
防止することができる。
【0019】次に本発明の第2実施例について説明す
る。図4は本発明の第2実施例の回路図、図5は本発明
の第2実施例の断面図を示し、夫々図1,図3と同一構
成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図4
において、Q3 は前記第1の保護素子21に相当するP
チャンネルMOSトランジスタで、そのゲート及びソー
スがトランジスタQA のドレインに夫々接続されると共
に、そのドレインが信号線15に接続されている。
【0020】Q4 は前記第2の保護素子22に相当する
NチャンネルMOSトランジスタで、そのゲート及びソ
ースがトランジスタQB のドレインに接続されると共
に、そのドレインが信号線15に接続されている。
【0021】図5において、P型拡散領域34がトラン
ジスタQA のドレインとトランジスタQ3 のソースとを
構成し、P型拡散領域51がトランジスタQ3 のドレイ
ンを構成し、ゲート酸化膜52上のゲート電極53がト
ランジスタQ3 のゲートを構成している。また、N型拡
散領域54,45を夫々ドレイン、ソースとし、ゲート
酸化膜55上のゲート電極56をゲートとするトランジ
スタQ4 がPウェル40内に形成されている。
【0022】本実施例は、トランジスタQ3 及びQ4
各ゲートは自トランジスタのソースとトランジスタQA
及びQB のドレインとの接続点に接続されている点が第
1実施例と異なる。
【0023】本実施例ではVDDより正方向に大なる過大
電圧入力時はトランジスタQ3 及びQA が夫々オンとな
り、またVSSより負方向に大なる過大電圧入力時はトラ
ンジスタQ4 及びQB が夫々オンとなり、いずれの場合
も過大入力電圧をVDD又はV SSに制限して、内部回路2
へ出力することにより、内部回路2の保護が図られる。
このとき、過大入力電圧はトランジスタQA ,QB のゲ
ート酸化膜36及び47には直接に印加されないため、
ゲート酸化膜36及び47の破壊を防止でき、リーク電
流が流れるのを防止することができる。
【0024】次に本発明の第3実施例について説明す
る。図6は本発明の第3実施例の回路図、図7は本発明
の第3実施例の断面図を示し、夫々図1,図3と同一構
成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図6
において、トランジスタQA のドレインと信号線15と
の間に第1の抵抗R1 が接続され、またトランジスタQ
B のドレインと信号線15との間には第2の抵抗R2
接続されている。
【0025】上記の第1及び第2の抵抗R1 及びR
2 は、図7の実施例では、トランジスタQA 及びQB
間の素子分離用酸化膜61上に形成された、ポリシリコ
ン製の抵抗62及び63で実現されている。上記の抵抗
62の一端はP型拡散領域34に接続され、抵抗63の
一端はN型拡散領域45に接続されており、また抵抗6
2及び63は夫々信号線15に接続されている。
【0026】本実施例では過大電圧は抵抗R1 (6
2),R2 (63)を介してトランジスタQA ,QB
ドレインに印加されるため、ゲート酸化膜36,47に
は直接過大電圧が印加されず、ゲート酸化膜36及び4
7の耐ノイズ性を向上することができる。これにより、
従来よりもリーク電流が流れる割合を大幅に低減でき
る。
【0027】なお、抵抗R1 及びR2 は図7ではポリシ
リコン製の抵抗62,63として説明したが、これに限
定されるものではなく、図8の断面図に示す如く、Pウ
ェル70,71内に形成されたN型の拡散領域による拡
散抵抗72,73を用いることもできる。
【0028】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、保護用ト
ランジスタのゲート酸化膜に直接に過大入力電圧が加わ
らないようにしたため、保護用トランジスタのゲート酸
化膜の破壊を防止することができ、これによりリーク電
流の発生やICの劣化を防止することができる等の特長
を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成図である。
【図2】本発明の第1実施例の回路図である。
【図3】本発明の第1実施例の断面図である。
【図4】本発明の第2実施例の回路図である。
【図5】本発明の第2実施例の断面図である。
【図6】本発明の第3実施例の回路図である。
【図7】本発明の第3実施例の断面図である。
【図8】本発明の第3実施例の変形例の断面図である。
【図9】従来の一例の回路図である。
【図10】従来の一例の断面図である。
【符号の説明】
1 入力パッド 2 内部回路 15 信号線 21 第1の保護素子 22 第2の保護素子 36,47,52,55 ゲート酸化膜 QA 第1のトランジスタ QB 第2のトランジスタ Q1 ,Q3 PチャンネルMOSトランジスタ Q2 ,Q4 NチャンネルMOSトランジスタ R1 ,R2 抵抗

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力パッド(1)より半導体集積回路の
    内部回路(2)に到る信号線(15)に夫々ドレインが
    接続される、互いに導電型の異なる第1及び第2のトラ
    ンジスタ(QA ,QB )を有し、過大入力に対して該第
    1及び第2のトランジスタ(QA ,QB )のいずれか一
    方がオンとなり前記内部回路(2)を保護する半導体回
    路において、 前記第1及び第2のトランジスタ(QA ,QB )の各ド
    レインと前記信号線(15)との間に、第1及び第2の
    保護素子(21,22)を夫々介挿接続したことを特徴
    とする半導体回路。
  2. 【請求項2】 前記第1の保護素子(21)は前記第1
    のトランジスタ(Q A )と同一導電型で、かつ、ゲート
    が開放された第3のトランジスタ(Q1 )であり、前記
    第2の保護素子(22)は前記第2のトランジスタ(Q
    B )と同一導電型で、かつ、ゲートが開放された第4の
    トランジスタ(Q2 )であることを特徴とする請求項1
    記載の半導体回路。
  3. 【請求項3】 前記第1の保護素子(21)は前記第1
    のトランジスタ(Q A )と同一導電型で、該第1のトラ
    ンジスタ(QA )のドレインに、そのゲート及びソース
    が夫々接続された第3のトランジスタ(Q3 )であり、
    前記第2の保護素子(22)は前記第2のトランジスタ
    (QB )と同一導電型で、該第2のトランジスタ
    (QB )のドレインに、そのゲート及びソースが夫々接
    続された第4のトランジスタ(Q4 )であることを特徴
    とする請求項1記載の半導体回路。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第2の保護素子(21,2
    2)は、夫々抵抗(R1 ,R2 )であることを特徴とす
    る請求項1記載の半導体回路。
JP22171392A 1992-08-20 1992-08-20 半導体回路 Withdrawn JPH0669429A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6426665B2 (en) 2000-08-02 2002-07-30 Nec Corporation Semiconductor device
JP2007287985A (ja) * 2006-04-18 2007-11-01 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置
JP2008177466A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Epson Imaging Devices Corp 表示装置およびその表示装置を備えた電子機器

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Effective date: 19991102