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JP2017152647A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2017152647A
JP2017152647A JP2016036159A JP2016036159A JP2017152647A JP 2017152647 A JP2017152647 A JP 2017152647A JP 2016036159 A JP2016036159 A JP 2016036159A JP 2016036159 A JP2016036159 A JP 2016036159A JP 2017152647 A JP2017152647 A JP 2017152647A
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power supply
supply line
mos transistor
type mos
transistor
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Application number
JP2016036159A
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Japanese (ja)
Inventor
聡 春木
Satoshi Haruki
聡 春木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device suppressing an increase in circuit area, and suppressing malfunctions caused by a surge and the like.SOLUTION: A semiconductor device according to one embodiment comprises: a first transistor that has a drain connected with an input/output terminal and a source is connected with a first power supply line; a second transistor that has a drain connected with the first power supply line and a source connected with a second power supply line; a first diode that has an anode connected with the second power supply line; an N-type MOS transistor that has a drain connected with a gate of the second transistor and a source connected with a cathode of the first diode; and an inner circuit that has one end connected with the first power supply line, and the other end connected with the second power supply line.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、半導体装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device.

内部回路をサージ等から保護するために高圧側電源と低圧側電源との間にトランジスタ
を配置した保護回路が知られている。
A protection circuit is known in which a transistor is arranged between a high-voltage power supply and a low-voltage power supply in order to protect the internal circuit from surges and the like.

特開2013−197128号公報JP 2013-197128 A

本実施形態が解決しようとする課題は、回路面積の増加を抑え、サージ等による誤作動
を抑制する半導体装置を提供することである。
The problem to be solved by the present embodiment is to provide a semiconductor device that suppresses an increase in circuit area and suppresses malfunction due to a surge or the like.

本実施形態の半導体装置は、ドレインが入出力端子に接続され、ソースが第一電源ライ
ンに接続された第一トランジスタと、ドレインが前記第一電源ラインに接続され、ソース
が第二電源ラインに接続された第二トランジスタと、アノードが前記第二電源ラインに接
続された第一ダイオードと、ドレインが前記第二トランジスタのゲートに接続され、ソー
スが前記第一ダイオードのカソードに接続されたN型MOSトランジスタと、一端と他端
とを有し、一端が第一電源ラインに接続され他端が第二電源ラインに接続された内部回路
と、を有する。
In the semiconductor device of the present embodiment, the drain is connected to the input / output terminal, the source is connected to the first power supply line, the drain is connected to the first power supply line, and the source is connected to the second power supply line. A second transistor connected, a first diode having an anode connected to the second power supply line, a drain connected to the gate of the second transistor, and a source connected to the cathode of the first diode The MOS transistor includes an internal circuit having one end and the other end, one end connected to the first power supply line and the other end connected to the second power supply line.

第一の実施形態にかかる半導体装置を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a semiconductor device according to a first embodiment. 第一の実施形態にかかる半導体装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the semiconductor device concerning 1st embodiment. 比較例の半導体装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the semiconductor device of a comparative example. 第二の実施形態にかかる半導体装置を示す回路図。A circuit diagram showing a semiconductor device concerning a second embodiment. 第三の実施形態にかかる半導体装置を示す回路図。A circuit diagram showing a semiconductor device concerning a third embodiment. 第三の実施形態にかかる半導体装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the semiconductor device concerning 3rd embodiment.

(第一の実施形態)
以下、第一の実施形態にかかる半導体装置の回路について図1〜図3を参照して説明す
る。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分は同一または類似の符号で
表している。ただし、図面は厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のもの
とは異なり、模式的なものである。
(First embodiment)
A circuit of the semiconductor device according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, in the drawings, the relationship between the thickness and the planar dimension, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones and are schematic.

図1は、第一の実施形態にかかる半導体装置の回路図である。本実施形態にかかる半導
体装置は図1に示すように、高圧側電源2に接続された高圧側電源ライン20と低圧側電
源4に接続された低圧側電源ライン40とを有する。高圧側電源ライン20及び低圧側電
源ライン40の少なくともいずれかに接続されたP型MOSトランジスタ3、N型MOS
トランジスタ5、ダイオード6、抵抗7、N型MOSトランジスタ13及び内部回路18
と、ダイオード6に接続されたN型MOSトランジスタ8と、を有する。なお、高圧側電
源2には電源電圧Vddが印加され、低圧側電源4には接地電圧Vssが印加される。
FIG. 1 is a circuit diagram of the semiconductor device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the present embodiment includes a high-voltage power supply line 20 connected to the high-voltage power supply 2 and a low-voltage power supply line 40 connected to the low-voltage power supply 4. P-type MOS transistor 3 and N-type MOS connected to at least one of the high-voltage power supply line 20 and the low-voltage power supply line 40
Transistor 5, diode 6, resistor 7, N-type MOS transistor 13, and internal circuit 18
And an N-type MOS transistor 8 connected to the diode 6. A power supply voltage Vdd is applied to the high-voltage power supply 2 and a ground voltage Vss is applied to the low-voltage power supply 4.

P型MOSトランジスタ3はドレインが入出力端子1に接続され、ソースとゲートが高
圧側電源ライン20に接続される。N型MOSトランジスタ5はドレインが高圧側電源ラ
イン20に接続され、ソースが低圧側電源ライン40に接続される。ダイオード6はアノ
ードが低圧側電源ライン40に接続され、カソードがN型MOSトランジスタ8のソース
に接続される。N型MOSトランジスタ8のドレインとゲートはN型MOSトランジスタ
5のゲートと接続される。
The P-type MOS transistor 3 has a drain connected to the input / output terminal 1 and a source and gate connected to the high-voltage power supply line 20. The N-type MOS transistor 5 has a drain connected to the high voltage side power supply line 20 and a source connected to the low voltage side power supply line 40. The diode 6 has an anode connected to the low-voltage power supply line 40 and a cathode connected to the source of the N-type MOS transistor 8. The drain and gate of N-type MOS transistor 8 are connected to the gate of N-type MOS transistor 5.

N型MOSトランジスタ5のゲートと低圧側電源ライン40との間には抵抗7が接続さ
れる。入出力端子1と低圧側電源ライン40との間には、ドレインが入出力端子1に接続
され、ソース及びゲートが低圧側電源ライン40に接続されたN型MOSトランジスタ1
3を有する。
A resistor 7 is connected between the gate of the N-type MOS transistor 5 and the low-voltage power supply line 40. An N-type MOS transistor 1 having a drain connected to the input / output terminal 1 and a source and a gate connected to the low-voltage power supply line 40 between the input / output terminal 1 and the low-voltage power supply line 40.
3.

高圧側電源ライン20と低圧側電源ライン40の間には内部回路18が接続される。高
圧側電源ライン20にサージが印加された際にサージが内部回路18へ流れないようにN
型MOSトランジスタ5が導通し、高圧側電源ライン20から低圧側電源ライン40にサ
ージを流す。
An internal circuit 18 is connected between the high-voltage power supply line 20 and the low-voltage power supply line 40. N so that no surge flows into the internal circuit 18 when a surge is applied to the high-voltage power line 20.
The type MOS transistor 5 becomes conductive, and a surge flows from the high voltage side power supply line 20 to the low voltage side power supply line 40.

N型MOSトランジスタ5は、サージによる過電流を流すことによってオン動作するた
め高耐圧のものを用いることが望ましい。
As the N-type MOS transistor 5, it is desirable to use a high breakdown voltage transistor because the N-type MOS transistor 5 is turned on by flowing an overcurrent due to a surge.

抵抗7はN型MOSトランジスタ5のゲートと低圧側電源ライン40との電圧差が大き
くなることによるN型MOSトランジスタ5の破壊を抑制するために挿入されているが本
実施形態の効果を得るためには必ずしも必要ではない。
The resistor 7 is inserted in order to suppress the destruction of the N-type MOS transistor 5 due to the increase in the voltage difference between the gate of the N-type MOS transistor 5 and the low-voltage side power supply line 40, but to obtain the effect of this embodiment. Is not always necessary.

ダイオード6はツェナーダイオードが考えられるが、これに限定されない。   The diode 6 can be a Zener diode, but is not limited thereto.

ダイオード6はN型MOSトランジスタ5のゲート電圧を下げ、N型MOSトランジス
タ5のゲートとソース間の電圧の拡がりを抑制するために挿入される。ダイオード6のカ
ソードに少なくともダイオード6の降伏電圧以上の電圧が印加された際に、ダイオード6
が電流を流し、N型MOSトランジスタ5の電圧上昇を抑制する。なお、本実施形態にお
いては、N型MOSトランジスタ8にダイオード6の降伏電圧以上の電圧が印加された際
にN型MOSトランジスタ8が導通し、ダイオード6に電流が流れる。
The diode 6 is inserted in order to lower the gate voltage of the N-type MOS transistor 5 and suppress the spread of the voltage between the gate and the source of the N-type MOS transistor 5. When a voltage higher than the breakdown voltage of the diode 6 is applied to the cathode of the diode 6, the diode 6
Flows current and suppresses the voltage rise of the N-type MOS transistor 5. In the present embodiment, when a voltage equal to or higher than the breakdown voltage of the diode 6 is applied to the N-type MOS transistor 8, the N-type MOS transistor 8 becomes conductive, and a current flows through the diode 6.

N型MOSトランジスタ8は入出力端子1に正のサージが印加した際にN型MOSトラ
ンジスタ5のゲートの電圧上昇を抑制するために設けられたものであり、N型MOSトラ
ンジスタに限定されない。
The N-type MOS transistor 8 is provided to suppress a rise in the voltage of the gate of the N-type MOS transistor 5 when a positive surge is applied to the input / output terminal 1, and is not limited to the N-type MOS transistor.

以下、図2を参照して高圧側電源ライン20と低圧側電源ライン40とに電圧が印加さ
れた状態で入出力端子1に正のサージが印加された場合の動作について説明する。
Hereinafter, an operation when a positive surge is applied to the input / output terminal 1 in a state where a voltage is applied to the high-voltage power supply line 20 and the low-voltage power supply line 40 will be described with reference to FIG.

図2は本実施形態にかかる半導体装置のP型MOSトランジスタ3、N型MOSトラン
ジスタ5、ダイオード6、抵抗7及びN型MOSトランジスタ8の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the P-type MOS transistor 3, the N-type MOS transistor 5, the diode 6, the resistor 7, and the N-type MOS transistor 8 of the semiconductor device according to this embodiment.

N型MOSトランジスタ8のドレイン8aとソース8bとP型領域8cを囲んでいるN
型領域8dが、P型基板9上に形成されている。このN型領域8dは、高圧側電源ライン
20に接続されている。このN型MOSトランジスタ8とP型基板9との間にはP型基板
9をアノードとしN型領域8dをカソードとする寄生ダイオード12が形成されている。
N surrounding the drain 8a, source 8b and P-type region 8c of the N-type MOS transistor 8
A mold region 8 d is formed on the P-type substrate 9. This N-type region 8 d is connected to the high-voltage side power supply line 20. Between the N-type MOS transistor 8 and the P-type substrate 9, there is formed a parasitic diode 12 having the P-type substrate 9 as an anode and the N-type region 8d as a cathode.

P型MOSトランジスタ3のN型領域3cは、P型で形成されたドレイン3aとソース
3bとの周りに位置する。このP型MOSトランジスタ3とP型基板9との間には、N型
領域3cをベースとし、P型基板9をコレクターとし、ドレイン3aをエミッターとする
寄生のPNPトランジスタ10が形成されている。
The N-type region 3c of the P-type MOS transistor 3 is located around the drain 3a and the source 3b formed of P-type. Between the P-type MOS transistor 3 and the P-type substrate 9, there is formed a parasitic PNP transistor 10 having the N-type region 3c as a base, the P-type substrate 9 as a collector, and the drain 3a as an emitter.

N型MOSトランジスタ5のドレイン5aとソース5cとP型領域5dを囲んでいるN
型領域5eが、P型基板9上に形成されている。ソース5cは低圧側電源ライン40に、
ドレイン5aは高圧側電源ライン20に接続されている。
N surrounding the drain 5a, source 5c and P-type region 5d of the N-type MOS transistor 5
A mold region 5 e is formed on the P-type substrate 9. The source 5c is connected to the low voltage side power line 40,
The drain 5 a is connected to the high voltage side power supply line 20.

ダイオード6はP型領域6aを囲むN型領域6bがP型基板9上に形成されている。こ
のダイオード6とP型基板9との間にはP型基板9をアノードとしN型領域6bをカソー
ドとする寄生ダイオード11が形成されている。
In the diode 6, an N-type region 6 b surrounding the P-type region 6 a is formed on the P-type substrate 9. Between the diode 6 and the P-type substrate 9, there is formed a parasitic diode 11 having the P-type substrate 9 as an anode and the N-type region 6b as a cathode.

高圧側電源ライン20と低圧側電源ライン40とに電圧が印加されると、寄生のPNP
トランジスタ10のベースとなるN型領域3cに電圧が印加される。N型領域3cに電圧
が印加された状態において、入出力端子1に正のサージを印加された場合に寄生のPNP
トランジスタ10のエミッターであるドレイン3aにも電圧が印加される。そのため、こ
の寄生のPNPトランジスタ10はオン状態となり、P型基板9に電流が流れる。寄生の
PNPトランジスタ10がオン状態となり電流が流れると寄生ダイオード11にも電流が
流れる。しかし寄生ダイオード11は、N型MOSトランジスタ5のゲート5b方向への
電流経路がN型MOSトランジスタ8により遮断されているためN型MOSトランジスタ
5のゲート5bの電圧が上昇することは無い。
When a voltage is applied to the high-voltage power supply line 20 and the low-voltage power supply line 40, a parasitic PNP
A voltage is applied to the N-type region 3 c that is the base of the transistor 10. When a positive surge is applied to the input / output terminal 1 in a state where a voltage is applied to the N-type region 3c, a parasitic PNP
A voltage is also applied to the drain 3 a which is the emitter of the transistor 10. Therefore, the parasitic PNP transistor 10 is turned on, and a current flows through the P-type substrate 9. When the parasitic PNP transistor 10 is turned on and current flows, current also flows through the parasitic diode 11. However, in the parasitic diode 11, since the current path in the direction of the gate 5b of the N-type MOS transistor 5 is blocked by the N-type MOS transistor 8, the voltage of the gate 5b of the N-type MOS transistor 5 does not increase.

同様に、寄生のPNPトランジスタ10がオン状態となり電流が流れると寄生ダイオー
ド12にも電流が流れる。しかし寄生ダイオード12のカソードであるN型領域8dがN
型MOSトランジスタ8を囲み、高圧側電源ライン20に接続されているため、N型MO
Sトランジスタ8のドレイン8aおよびソース8bに電流が流れることはない。
Similarly, when the parasitic PNP transistor 10 is turned on and current flows, current also flows through the parasitic diode 12. However, the N-type region 8d which is the cathode of the parasitic diode 12 is N
Since it surrounds the MOS transistor 8 and is connected to the high-voltage side power supply line 20, the N-type MO
No current flows through the drain 8 a and the source 8 b of the S transistor 8.

次に本実施形態にかかる半導体装置の比較例について説明する。   Next, a comparative example of the semiconductor device according to the present embodiment will be described.

比較例は、図1で示した回路図にN型MOSトランジスタ8を設けない場合である。比
較例の回路図において、N型MOSトランジスタ8を除く以外は図1の構成と同様である
The comparative example is a case where the N-type MOS transistor 8 is not provided in the circuit diagram shown in FIG. The circuit diagram of the comparative example is the same as the configuration of FIG. 1 except that the N-type MOS transistor 8 is omitted.

図3は比較例の半導体装置のP型MOSトランジスタ3、N型MOSトランジスタ5、
ダイオード6及び抵抗7の断面図を示したものである。以下、図3において高圧側電源ラ
イン20と低圧側電源ライン40とに電圧が印加された状態で入出力端子1に正のサージ
が印加された場合の動作について説明する。
3 shows a P-type MOS transistor 3, an N-type MOS transistor 5, and a semiconductor device of a comparative example.
A sectional view of a diode 6 and a resistor 7 is shown. Hereinafter, an operation when a positive surge is applied to the input / output terminal 1 while a voltage is applied to the high-voltage power supply line 20 and the low-voltage power supply line 40 in FIG. 3 will be described.

図3に示すように、比較例においても寄生PNPトランジスタ10、寄生のPNダイオ
ード11が形成されている。
As shown in FIG. 3, a parasitic PNP transistor 10 and a parasitic PN diode 11 are also formed in the comparative example.

高圧側電源ライン20と低圧側電源ライン40に電圧が印加された状態で入出力端子1
に正のサージが印加されると寄生のPNPトランジスタ10がオン状態となり電流が流れ
る。寄生のPNPトランジスタ10に電流が流れると寄生PNダイオード11にも電流が
流れる。寄生ダイオード11はN型MOSトランジスタ5のゲート5bと繋がっているた
め、N型MOSトランジスタ5のゲート5bの電圧を上昇させる。
The input / output terminal 1 with voltage applied to the high-voltage power line 20 and the low-voltage power line 40
When a positive surge is applied to the parasitic PNP transistor 10, the parasitic PNP transistor 10 is turned on and current flows. When a current flows through the parasitic PNP transistor 10, a current also flows through the parasitic PN diode 11. Since the parasitic diode 11 is connected to the gate 5b of the N-type MOS transistor 5, the voltage of the gate 5b of the N-type MOS transistor 5 is increased.

N型MOSトランジスタ5のゲート5bの電圧が上昇すると、オフ状態であるN型MO
Sトランジスタ5がオンしてしまう。この誤作動によって、例えば高圧側電源ライン20
から低圧側電源ライン40に貫通電流が流れ、N型MOSトランジスタ5が破壊される虞
がある。
When the voltage of the gate 5b of the N-type MOS transistor 5 rises, the N-type MO which is in the off state
The S transistor 5 is turned on. Due to this malfunction, for example, the high-voltage power line 20
Through current flows from the low-voltage side power supply line 40 to the N-type MOS transistor 5, there is a risk of destruction.

また、上昇したゲート電圧はN型MOSトランジスタ5のゲート絶縁膜の耐圧を超える
ことによってN型MOSトランジスタ5のゲート絶縁膜が破壊される虞もある。
Further, the increased gate voltage may exceed the breakdown voltage of the gate insulating film of the N-type MOS transistor 5, so that the gate insulating film of the N-type MOS transistor 5 may be destroyed.

これらの理由からP型MOSトランジスタ3と、ダイオード6およびN型MOSトラン
ジスタ5間の距離を拡げる必要がある。この場合チップサイズが大きくなることが問題で
あった。
For these reasons, it is necessary to increase the distance between the P-type MOS transistor 3 and the diode 6 and the N-type MOS transistor 5. In this case, the problem is that the chip size increases.

本実施形態にかかる半導体装置では、N型MOSトランジスタ5のゲートとダイオード
6との間にN型MOSトランジスタ8を介在させる。その結果、N型MOSトランジスタ
5に向かって流れる電流を遮断しN型MOSトランジスタ5のゲート5bの電圧上昇を抑
制することが可能となる。そのため、誤作動やゲート絶縁膜の破壊を回避することができ
る。
In the semiconductor device according to the present embodiment, the N-type MOS transistor 8 is interposed between the gate of the N-type MOS transistor 5 and the diode 6. As a result, it is possible to cut off the current flowing toward the N-type MOS transistor 5 and suppress the voltage rise of the gate 5b of the N-type MOS transistor 5. As a result, malfunctions and destruction of the gate insulating film can be avoided.

なお、比較例においてP型MOSトランジスタ3とN型MOSトランジスタ5間の距離
はN型MOSトランジスタ8のサイズよりも十分に拡げないと効果が得られない。そのた
め、N型MOSトランジスタ8を新たに設けた本実施形態の半導体装置のチップサイズは
、比較例のチップサイズより小さくすることができる。
In the comparative example, the effect cannot be obtained unless the distance between the P-type MOS transistor 3 and the N-type MOS transistor 5 is sufficiently larger than the size of the N-type MOS transistor 8. Therefore, the chip size of the semiconductor device of the present embodiment in which the N-type MOS transistor 8 is newly provided can be made smaller than the chip size of the comparative example.

(第二の実施形態)
次に、第二の実施形態にかかる半導体装置の回路図を図4に示す。
(Second embodiment)
Next, FIG. 4 shows a circuit diagram of the semiconductor device according to the second embodiment.

図4は第一の実施形態で示した回路をRCTMOS回路に応用したものである。RCT
MOS回路は抵抗14及びコンデンサー15からなるRCタイマー回路とN型MOSトラ
ンジスタ5とを含む。図4の半導体装置の構成は抵抗14、コンデンサー15及びインバ
ータ16以外は図1と同様である。
FIG. 4 shows an application of the circuit shown in the first embodiment to an RCTMOS circuit. RCT
The MOS circuit includes an RC timer circuit composed of a resistor 14 and a capacitor 15 and an N-type MOS transistor 5. The configuration of the semiconductor device of FIG. 4 is the same as that of FIG. 1 except for the resistor 14, the capacitor 15, and the inverter 16.

抵抗14としては、ポリシリコン抵抗、バルク抵抗、配線抵抗、拡散抵抗等を用いるこ
とができる。コンデンサー15としてはたとえばMIM(Metal−Insulato
r−Metal)構造やMOS構造を用いる。
As the resistor 14, a polysilicon resistor, a bulk resistor, a wiring resistor, a diffused resistor, or the like can be used. As the capacitor 15, for example, MIM (Metal-Insulato
r-Metal) structure or MOS structure is used.

抵抗14は一端が高圧側電源ライン20に接続され、一端がコンデンサー15の他端に
接続される。コンデンサー15は他端が低圧側電源ライン40に接続される。抵抗14と
コンデンサー15の接続部はインバータ16の入力に接続される。
One end of the resistor 14 is connected to the high voltage side power supply line 20, and one end is connected to the other end of the capacitor 15. The other end of the capacitor 15 is connected to the low-voltage power supply line 40. The connection between the resistor 14 and the capacitor 15 is connected to the input of the inverter 16.

次に、RCTMOS回路動作について説明する。   Next, the operation of the RCTMOS circuit will be described.

高圧側電源ライン20にサージが印加されると、抵抗14を介してコンデンサー15へ
の電荷の充電が開始される。これにより抵抗14に電圧降下が生じ、抵抗14とコンデン
サー15の接続部の電圧は低くなる。
When a surge is applied to the high-voltage power supply line 20, charging of the capacitor 15 via the resistor 14 is started. As a result, a voltage drop occurs in the resistor 14 and the voltage at the connection between the resistor 14 and the capacitor 15 is lowered.

次に抵抗14とコンデンサー15の接続部はインバータ16の入力に接続しているため
、低くなった電圧はインバータ16を介して、高電圧となって出力される。このインバー
タ16からの高電圧の出力がN型MOSトランジスタ5に供給され、N型MOSトランジ
スタがオンする。この時N型MOSトランジスタ5のソースが高電圧、ドレインが低電圧
となる。
Next, since the connection portion of the resistor 14 and the capacitor 15 is connected to the input of the inverter 16, the lowered voltage is output as a high voltage via the inverter 16. The high voltage output from the inverter 16 is supplied to the N-type MOS transistor 5, and the N-type MOS transistor is turned on. At this time, the source of the N-type MOS transistor 5 has a high voltage and the drain has a low voltage.

抵抗14とコンデンサー15の接続部ではコンデンサー15の充電が続き、接続部の電
圧は上昇する。この電圧がインバータ16の閾値電圧を超えると、高電圧がインバータ1
6を介して低電圧となって出力される。そのためN型MOSトランジスタ5のゲート5b
には低電圧が供給され、N型MOSトランジスタ5はオフになる。
The capacitor 15 continues to be charged at the connection portion between the resistor 14 and the capacitor 15, and the voltage at the connection portion increases. When this voltage exceeds the threshold voltage of the inverter 16, the high voltage is
6 to output a low voltage. Therefore, the gate 5b of the N-type MOS transistor 5
Is supplied with a low voltage, and the N-type MOS transistor 5 is turned off.

このようにコンデンサー15が充電する間、N型MOSトランジスタ5がオンするため
高圧側電源ライン20からのノイズを低圧側電源ライン40へと逃がすことができる。
Thus, while the capacitor 15 is charged, the N-type MOS transistor 5 is turned on, so that noise from the high-voltage side power line 20 can be released to the low-voltage side power line 40.

このRCTMOS回路において、図4のようにN型MOSトランジスタ5、ダイオード
6及びP型MOSトランジスタ3が近接配置される場合、図3の比較例で示した回路と同
様に、寄生のPNPトランジスタで電流が流れることによってN型MOSトランジスタ5
のゲート5b電圧の上昇が起きてしまう。そのため、ダイオード6のカソードとN型MO
Sトランジスタ5のゲート5bとの間にN型MOSトランジスタ8を介在させることで、
図1及び図2に示した本実施形態の回路と同様に、N型MOSトランジスタ5へ電流が流
れることを防ぎ、N型MOSトランジスタ5のゲート5bの電圧上昇を抑制することがで
きる。そのため、N型MOSトランジスタ5のゲート5bの電圧が上昇することによって
N型MOSトランジスタ5がオンするという誤作動や、ゲート絶縁膜の破壊を回避するこ
とが可能となる。結果、N型MOSトランジスタ5、ダイオード6及びP型MOSトラン
ジスタ3を近接配置することができる。
In this RCTMOS circuit, when the N-type MOS transistor 5, the diode 6 and the P-type MOS transistor 3 are arranged close to each other as shown in FIG. 4, the parasitic PNP transistor uses a current similar to the circuit shown in the comparative example of FIG. N-type MOS transistor 5 by flowing
This raises the voltage of the gate 5b. Therefore, the cathode of the diode 6 and the N-type MO
By interposing an N-type MOS transistor 8 between the gate 5b of the S transistor 5,
Similar to the circuit of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2, it is possible to prevent a current from flowing to the N-type MOS transistor 5 and to suppress a voltage rise of the gate 5b of the N-type MOS transistor 5. For this reason, it is possible to avoid a malfunction that the N-type MOS transistor 5 is turned on due to an increase in the voltage of the gate 5b of the N-type MOS transistor 5, and a breakdown of the gate insulating film. As a result, the N-type MOS transistor 5, the diode 6 and the P-type MOS transistor 3 can be arranged close to each other.

本実施形態にかかる半導体装置は、RCTMOS回路においてN型MOSトランジスタ
5とダイオード6の間にN型MOSトランジスタ8を介在することによりP型MOSトラ
ンジスタ3とN型MOSトランジスタ5の距離を拡げる必要が無くなり、チップサイズを
小さくすることが可能となる。
The semiconductor device according to the present embodiment needs to increase the distance between the P-type MOS transistor 3 and the N-type MOS transistor 5 by interposing the N-type MOS transistor 8 between the N-type MOS transistor 5 and the diode 6 in the RCTMOS circuit. As a result, the chip size can be reduced.

なお、本実施形態ではRCTMOS回路を示したが、その他の回路においてN型MOS
トランジスタ5とP型MOSトランジスタ3との距離が短い場合にも適用できる。
In this embodiment, the RCTMOS circuit is shown. However, in other circuits, an N-type MOS is used.
The present invention can also be applied when the distance between the transistor 5 and the P-type MOS transistor 3 is short.

(第三の実施形態)
次に、第三の実施形態について、図5〜図6を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS.

第三の実施形態は、第一の実施形態で示した半導体装置の回路においてN型MOSトラ
ンジスタにかえてダイオードを配置するものである。以下の半導体装置の説明では、第一
の実施形態と異なる部分を説明し、同様な部分は省略する。
In the third embodiment, a diode is arranged in place of the N-type MOS transistor in the circuit of the semiconductor device shown in the first embodiment. In the following description of the semiconductor device, parts different from the first embodiment will be described, and similar parts will be omitted.

図5に、本実施形態にかかる半導体装置の回路図を示す。図5に示すように、ダイオー
ド17のアノードがN型MOSトランジスタ5のゲートに接続され、ダイオード17のカ
ソードがダイオード6のカソードに接続されている。
FIG. 5 is a circuit diagram of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the anode of the diode 17 is connected to the gate of the N-type MOS transistor 5, and the cathode of the diode 17 is connected to the cathode of the diode 6.

図6は図5に示した半導体装置のP型MOSトランジスタ3、N型MOSトランジスタ
5、ダイオード6、抵抗7及びダイオード17の断面図を示したものである。以下、図6
の断面図について高圧側電源ライン20と低圧側電源ライン40とに電圧が印加された状
態で入出力端子1に正のサージが印加した場合の動作について説明する。
6 shows a cross-sectional view of the P-type MOS transistor 3, the N-type MOS transistor 5, the diode 6, the resistor 7, and the diode 17 of the semiconductor device shown in FIG. Hereinafter, FIG.
An operation when a positive surge is applied to the input / output terminal 1 in a state where a voltage is applied to the high-voltage power supply line 20 and the low-voltage power supply line 40 will be described.

図6に示すように、ダイオード17は、P型基板9上に形成されたN型領域17bとそ
のN型領域17b上に形成されたP型領域17aとのPN接合で構成されている。ダイオ
ード17とP型基板9の間にはP型基板9をアノードとしダイオード17のN型領域17
bをカソードとする寄生のPNダイオード19が形成されている。
As shown in FIG. 6, the diode 17 is composed of a PN junction between an N-type region 17b formed on the P-type substrate 9 and a P-type region 17a formed on the N-type region 17b. Between the diode 17 and the P-type substrate 9, the N-type region 17 of the diode 17 with the P-type substrate 9 as an anode.
A parasitic PN diode 19 having b as a cathode is formed.

高圧側電源ライン20と低圧側電源ライン40とに電圧が印加されると、第一の実施形
態同様に寄生のPNPトランジスタ10のベースとなるN型領域3cに電圧が印加される
。N型領域3cに電圧が印加された状態で入出力端子1に正のサージが印加した場合に寄
生のPNPトランジスタ10がオンし電流が流れる。
When a voltage is applied to the high-voltage power supply line 20 and the low-voltage power supply line 40, a voltage is applied to the N-type region 3c serving as the base of the parasitic PNP transistor 10 as in the first embodiment. When a positive surge is applied to the input / output terminal 1 while a voltage is applied to the N-type region 3c, the parasitic PNP transistor 10 is turned on and a current flows.

PNPトランジスタ10に電流が流れると、寄生ダイオード19にも電流が流れる。し
かし寄生ダイオード19のN型領域17bはN型MOSトランジスタ5のゲート5bへの
電流経路はない。そのためN型MOSトランジスタ5のゲート5bの電圧は上昇せず、N
型MOSトランジスタ5の誤作動やゲート絶縁膜の破壊を抑制することができる。
When a current flows through the PNP transistor 10, a current also flows through the parasitic diode 19. However, the N-type region 17b of the parasitic diode 19 has no current path to the gate 5b of the N-type MOS transistor 5. Therefore, the voltage of the gate 5b of the N-type MOS transistor 5 does not rise, and N
The malfunction of the type MOS transistor 5 and the breakdown of the gate insulating film can be suppressed.

本実施形態にかかる半導体装置によれば、N型MOSトランジスタ5とダイオード6と
の間にダイオード17を介在させることによって第一の実施形態と同様に、N型MOSト
ランジスタ5のゲート5bの電圧上昇を抑制することができる。そのため図3に示した比
較例のように、N型MOSトランジスタ5とP型MOSトランジスタ3との距離を拡げる
必要がない。その結果、P型MOSトランジスタ3とN型MOSトランジスタ5とを近接
配置することができ、チップサイズを小さくすることが可能となる。
According to the semiconductor device according to the present embodiment, the diode 17 is interposed between the N-type MOS transistor 5 and the diode 6 to increase the voltage of the gate 5b of the N-type MOS transistor 5 as in the first embodiment. Can be suppressed. Therefore, unlike the comparative example shown in FIG. 3, it is not necessary to increase the distance between the N-type MOS transistor 5 and the P-type MOS transistor 3. As a result, the P-type MOS transistor 3 and the N-type MOS transistor 5 can be arranged close to each other, and the chip size can be reduced.

なお、ダイオード17はツェナーダイオードが考えられるが、これに限定されない。   The diode 17 may be a Zener diode, but is not limited to this.

また、本実施形態の回路は第二の実施形態で示したRCTMOS回路を含むその他の回
路にも適用が可能である。
The circuit of this embodiment can also be applied to other circuits including the RCTMOS circuit shown in the second embodiment.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1 入出力端子
2 高圧側電源
3 P型MOSトランジスタ
5、8、13 N型MOSトランジスタ
3a、5a、8a ドレイン
3b、5c、8b ソース
6b、8d、17b、5e、3c N型領域
4 低圧側電源
5b ゲート
6、17 ダイオード
6a、17a、5d、8c P型領域
7、14 抵抗
9 P型基板
10 寄生PNPトランジスタ
11、12、19 寄生ダイオード
15 コンデンサー
16 インバータ
18 内部回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input / output terminal 2 High voltage side power supply 3 P-type MOS transistors 5, 8, 13 N-type MOS transistor
3a, 5a, 8a Drain
3b, 5c, 8b source
6b, 8d, 17b, 5e, 3c N-type region 4 Low voltage side power supply 5b Gate 6, 17 Diodes 6a, 17a, 5d, 8c P-type region 7, 14 Resistance 9 P-type substrate 10 Parasitic PNP transistors 11, 12, 19 Parasitic Diode 15 Capacitor 16 Inverter 18 Internal circuit

Claims (7)

ドレインが入出力端子に接続され、ソースが第一電源ラインに接続された第一トランジ
スタと、
ドレインが前記第一電源ラインに接続され、ソースが第二電源ラインに接続された第二
トランジスタと、
アノードが前記第二電源ラインに接続された第一ダイオードと、
ドレインが前記第二トランジスタのゲートに接続され、ソースが前記第一ダイオードの
カソードに接続されたN型MOSトランジスタと、
一端と他端とを有し、一端が第一電源ラインに接続され他端が第二電源ラインに接続さ
れた内部回路と、
を有する半導体装置。
A first transistor having a drain connected to the input / output terminal and a source connected to the first power supply line;
A second transistor having a drain connected to the first power supply line and a source connected to a second power supply line;
A first diode having an anode connected to the second power line;
An N-type MOS transistor having a drain connected to the gate of the second transistor and a source connected to the cathode of the first diode;
An internal circuit having one end and the other end, one end connected to the first power supply line and the other end connected to the second power supply line;
A semiconductor device.
ドレインが入出力端子に接続され、ソースが第一電源ラインに接続された第一トランジ
スタと、
ドレインが前記第一電源ラインに接続され、ソースが第二電源ラインに接続された第二
トランジスタと、
アノードが前記第二電源ラインに接続された第一ダイオードと、
アノードが前記第二トランジスタのゲートに接続され、カソードが前記第一ダイオード
のカソードに接続された第二ダイオードと、
一端と他端とを有し、一端が第一電源ラインに接続され他端が第二電源ラインに接続さ
れた内部回路と、
を有する半導体装置。
A first transistor having a drain connected to the input / output terminal and a source connected to the first power supply line;
A second transistor having a drain connected to the first power supply line and a source connected to a second power supply line;
A first diode having an anode connected to the second power line;
A second diode having an anode connected to the gate of the second transistor and a cathode connected to the cathode of the first diode;
An internal circuit having one end and the other end, one end connected to the first power supply line and the other end connected to the second power supply line;
A semiconductor device.
ドレインが入出力端子に接続され、ソースが第一電源ラインに接続された第一トランジ
スタと、
ドレインが前記第一電源ラインに接続され、ソースが第二電源ラインに接続された第二
トランジスタと、
アノードが前記第二電源ラインに接続された第一ダイオードと、
一端と他端とを有し、一端が第一電源ラインに接続され他端が第二電源ラインに接続さ
れた内部回路と、
一端と他端とを有し、一端が前記第二トランジスタのゲートに接続され他端が前記第一
ダイオードのカソードに接続され、少なくとも前記第一ダイオードの降伏電圧以上のとき
に導通する第一回路と、
を備えた半導体装置。
A first transistor having a drain connected to the input / output terminal and a source connected to the first power supply line;
A second transistor having a drain connected to the first power supply line and a source connected to a second power supply line;
A first diode having an anode connected to the second power line;
An internal circuit having one end and the other end, one end connected to the first power supply line and the other end connected to the second power supply line;
A first circuit having one end and the other end, one end connected to the gate of the second transistor, the other end connected to the cathode of the first diode, and conducting at least when the breakdown voltage of the first diode is higher When,
A semiconductor device comprising:
前記第一回路はダイオードまたはN型MOSトランジスタであることを特徴とする請求
項3に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the first circuit is a diode or an N-type MOS transistor.
前記第一ダイオードはツェナーダイオードであることを特徴とする請求項1乃至4のい
ずれか1項に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first diode is a Zener diode.
前記第一トランジスタはP型MOSトランジスタ、前記第二トランジスタはN型MOS
トランジスタを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置
The first transistor is a P-type MOS transistor, and the second transistor is an N-type MOS
6. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a transistor.
前記第一回路の一端及び前記第二トランジスタのゲートがその出力部に接続されたイン
バータと、
一端と他端とを有し、一端が第一電源ラインに接続され他端がキャパシタに接続された
抵抗と、
一端と他端とを有し、一端が第二電源ラインに接続され他端が抵抗に接続されたキャパ
シタと、
を備え、
前記抵抗と前記キャパシタとの接続部は、前記インバータの入力部に接続されることを
特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
An inverter having one end of the first circuit and the gate of the second transistor connected to the output;
A resistor having one end and the other end, one end connected to the first power supply line and the other end connected to the capacitor;
A capacitor having one end and the other end, one end connected to the second power supply line and the other end connected to a resistor;
With
The semiconductor device according to claim 3, wherein a connection portion between the resistor and the capacitor is connected to an input portion of the inverter.
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