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JP3369353B2 - Semiconductor device protection circuit - Google Patents
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JP3369353B2 - Semiconductor device protection circuit - Google Patents

Semiconductor device protection circuit

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JP3369353B2
JP3369353B2 JP07883795A JP7883795A JP3369353B2 JP 3369353 B2 JP3369353 B2 JP 3369353B2 JP 07883795 A JP07883795 A JP 07883795A JP 7883795 A JP7883795 A JP 7883795A JP 3369353 B2 JP3369353 B2 JP 3369353B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に係り、特
に、多レベル出力機能を有する半導体装置の出力回路に
おける静電破壊を防止するための保護回路に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a protection circuit for preventing electrostatic breakdown in an output circuit of a semiconductor device having a multi-level output function.

【0002】[0002]

【従来の技術】ある種の半導体集積回路においては、複
数の電圧レベル信号を次段の集積回路装置や駆動対象の
装置へ供給する機能が求められる。この技術は、液晶パ
ネルに代表される各種の表示装置を駆動する専用IC
(Integrated Circuit)や入力され
た信号を演算処理し、他の集積回路装置へ制御信号を出
力するのと同時に表示装置の駆動も行う、ドライバ内蔵
型マイクロコンピュータ等では不可欠の技術である。
2. Description of the Related Art A certain type of semiconductor integrated circuit is required to have a function of supplying a plurality of voltage level signals to an integrated circuit device at a next stage or a device to be driven. This technology is a dedicated IC that drives various display devices such as liquid crystal panels.
This is an indispensable technique for a microcomputer with a built-in driver, which performs (Integrated Circuit) or arithmetic processing of an input signal and outputs a control signal to another integrated circuit device and at the same time drives a display device.

【0003】複数の電圧レベル信号を次段の集積回路装
置や駆動対象の装置へ供給する機能を実現する方法とし
ては、異なるレベルにソースが接続された複数のトラン
ジスタのドレインを、外部へ引き出される出力端子に共
通に接続、即ち、並列接続しておき、所望のレベルにソ
ースが接続されたトランジスタのみをオン状態とし、そ
の他をオフ状態とする方法が一般に用いられる。この
時、ソースレベルの異なる個々のトランジスタが形成さ
れる基板のレベルは、ソースレベルとは無関係に一定で
あり、また反対型のトランジスタが形成されるウェルの
レベルも、ソースレベルとは無関係に一定として用いる
場合が多い。つまり、複数の電圧レベル信号を次段の集
積回路装置や駆動対象の装置へ供給する機能を実現する
半導体装置の出力回路においては、トランジスタのソー
スと基板、及びソースとウェルの電極を分け、外部から
異なる電位を供給して動作させる。
As a method of realizing the function of supplying a plurality of voltage level signals to the integrated circuit device of the next stage and a device to be driven, the drains of a plurality of transistors whose sources are connected to different levels are drawn to the outside. A method is commonly used in which all the transistors whose sources are connected to a desired level are turned on and the other transistors are turned off, which are commonly connected to the output terminals, that is, connected in parallel. At this time, the level of the substrate on which the individual transistors having different source levels are formed is constant regardless of the source level, and the level of the well in which the transistors of the opposite type are formed is also constant regardless of the source level. Often used as. That is, in the output circuit of the semiconductor device that realizes the function of supplying a plurality of voltage level signals to the next-stage integrated circuit device or the device to be driven, the source and substrate of the transistor and the electrode of the source and the well are separated and It operates by supplying different potentials.

【0004】これに対して、従来からより多くの半導体
装置の出力回路に設けられている、単一電圧レベル信号
を供給する回路においては、トランジスタのソースと基
板、及びソースとウェルの電位レベルを分ける必要がな
いため、1つの電極からソースと基板、及びソースとウ
ェルへ電位を供給して動作させている。
On the other hand, in a circuit for supplying a single voltage level signal which is conventionally provided in more output circuits of semiconductor devices, the potential levels of the source and the substrate of the transistor and the potential level of the source and the well are set. Since it is not necessary to separate them, an electric potential is supplied from one electrode to the source and the substrate, and the source and the well to operate.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
2種類のトランジスタにおいて、ソースと基板、及びソ
ースとウェルの電極を分けたトランジスタは、分けない
トランジスタよりも静電気破壊耐性が低下する点が問題
となっている。NMOS(N型 Metal Oxid
e Semiconductor)出力回路を例とし
て、その理由を以下に説明する。
However, in these two types of transistors, a transistor in which a source and a substrate and a source and a well electrode are separated has a problem in that the electrostatic breakdown resistance is lower than that in a transistor which is not divided. ing. NMOS (N type Metal Oxid
The reason will be described below by taking an eSemiconductor) output circuit as an example.

【0006】図12は従来の単一レベルのNMOS出力
回路を示す図、図13は複数レベル(以下、多レベルと
いう)のNMOS出力回路(簡単のために2レベル出力
とする)を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a conventional single-level NMOS output circuit, and FIG. 13 is a diagram showing a multi-level (hereinafter referred to as multi-level) NMOS output circuit (two-level output for simplicity). is there.

【0007】図12に示すように、単一レベルの出力回
路では、供給するレベルに接続された電極に、NMOS
出力トランジスタ(以下、単に出力トランジスタ)10
1のソース(N+)と、出力トランジスタ101が形成
されている基板又はウェル(P−)が共通に接続され
る。なお、図12において、102は出力トランジスタ
101のドレインに接続される外部端子として引き出す
ために設けられたボンディングパッド、103は出力ト
ランジスタ101のソース及びウェルに接続される外部
端子として引き出すために設けられたボンディングパッ
ドである。
As shown in FIG. 12, in a single-level output circuit, an NMOS connected to an electrode connected to a supply level is used.
Output transistor (hereinafter, simply output transistor) 10
The source (N +) of 1 and the substrate or well (P−) in which the output transistor 101 is formed are commonly connected. In FIG. 12, reference numeral 102 denotes a bonding pad provided to be drawn as an external terminal connected to the drain of the output transistor 101, and 103 is provided to be drawn as an external terminal connected to the source and well of the output transistor 101. It is a bonding pad.

【0008】一方、多レベル出力回路では、図13に示
すように、第1の出力トランジスタ104の第1のソー
ス(N+)105を、第1の供給レベルに接続された電
極に接続し、第2の出力トランジスタ106の第2のソ
ース(N+)107は、第2の供給レベルに接続された
電極に接続する。さらに、第1の出力トランジスタ10
4と第2の出力トランジスタ106が共に形成されてい
る基板又はウェル(P−)に接続されているボンディン
グパッド109は、第1の出力トランジスタ104と第
2の出力トランジスタ106を動作させる上で、支障が
生じない第3の供給レベルもしくは、第1又は第2の供
給レベルの内、支障が生じない方の電極に接続される。
なお、108はボンディングパッドである。
On the other hand, in the multi-level output circuit, as shown in FIG. 13, the first source (N +) 105 of the first output transistor 104 is connected to the electrode connected to the first supply level, The second source (N +) 107 of the second output transistor 106 is connected to the electrode connected to the second supply level. Further, the first output transistor 10
4 and the second output transistor 106 are both formed on the substrate or the bonding pad 109 connected to the well (P−) in order to operate the first output transistor 104 and the second output transistor 106. It is connected to the third supply level that does not cause any trouble or the electrode that does not cause any trouble in the first or second supply level.
Reference numeral 108 is a bonding pad.

【0009】すなわち、基板又はウェルが第3の供給レ
ベルに接続されると、第1と第2の両出力トランジスタ
のソースと基板又はウェルが分かれていることになり、
基板又はウェルが第1又は第2のレベルの内、支障が生
じない方の電極に接続された場合には、接続されなかっ
た方のトランジスタのソースと基板又はウェルが分かれ
ていることになる。何れにしても少なくとも1つのトラ
ンジスタはソースと基板又はウェルの電極が分離される
ことは避けられない。
That is, when the substrate or well is connected to the third supply level, the source of both the first and second output transistors and the substrate or well are separated,
When the substrate or the well is connected to the electrode that does not cause any trouble in the first or second level, the source of the transistor that is not connected and the substrate or the well are separated. In any case, in at least one transistor, it is inevitable that the source and the electrode of the substrate or well are separated.

【0010】ソースと基板又はウェルが共通の時と、分
かれている時のトランジスタの特性について次に説明す
る。
The characteristics of the transistor when the source and the substrate or well are common or when they are separated will be described below.

【0011】図12及び図13の各出力トランジスタに
は、ドレインをコレクタ、基板又はウェルをベース、ソ
ースをエミッタとするバイポーラトランジスタが寄生的
に形成される。即ち、ソースと基板又はウェルが共通で
ある図12の場合は、エミッタ−ベース間が短絡された
(以下、エミッタ−ベース間ショートと記す)npnバ
イポーラトランジスタが形成されている。
A bipolar transistor having a drain as a collector, a substrate or a well as a base, and a source as an emitter is parasitically formed in each output transistor of FIGS. 12 and 13. That is, in the case of FIG. 12 in which the source and the substrate or the well are common, an npn bipolar transistor in which the emitter and the base are short-circuited (hereinafter referred to as the emitter-base short-circuit) is formed.

【0012】一方、ソースと基板又はウェルが分かれて
いる図13の場合は、コレクタに対して、ベース又はエ
ミッタのいずれか一方が開放状態となっている。静電気
破壊で問題となるのは、出力端子に接続されたドレイン
と外部から電圧レベルとして供給するソースとの間に静
電気サージが印加された場合であり、これはベース開放
状態に相当し、ベース開放(以下、ベースオープンと記
す)npnバイポーラトランジスタが形成されているこ
とになる。
On the other hand, in the case of FIG. 13 in which the source is separated from the substrate or well, either the base or the emitter is open with respect to the collector. The problem with electrostatic breakdown is when an electrostatic surge is applied between the drain connected to the output pin and the source that is externally supplied as a voltage level, which corresponds to the open base state. An npn bipolar transistor (hereinafter referred to as base open) is formed.

【0013】図14はベースオープンとエミッタ−ベー
ス間ショートの各条件におけるnpnバイポーラトラン
ジスタのコレクタ電圧とコレクタ電流の関係を模式的に
表したものである。
FIG. 14 schematically shows the relationship between the collector voltage and the collector current of the npn bipolar transistor under each of the base open condition and the emitter-base short condition.

【0014】コレクタ電圧を正極側に上昇させていき、
ある電圧を越えると、降伏現象が発生する。ベースオー
プン時の降伏電圧をBVceoで表し、エミッタ−ベー
ス間ショート時の降伏電圧をBVcesで表すと、BV
ceo<BVcesの傾向を示す。さらに、コレクタ電
圧を上昇させていくと、降伏電流によりベース電位も上
昇し、エミッタ−ベース間が順方向バイアスされるた
め、ベース−エミッタ間にベース電流が流れる。
By increasing the collector voltage to the positive side,
When a certain voltage is exceeded, a breakdown phenomenon occurs. BVceo is the breakdown voltage when the base is open, and BVces is the breakdown voltage when the emitter-base is short-circuited.
A tendency of ceo <BVces is shown. Further, as the collector voltage is increased, the base potential is also increased by the breakdown current, and the emitter-base is forward biased, so that the base current flows between the base-emitter.

【0015】これによりコレクタ−エミッタ間にコレク
タ電流も流れるようになる。コレクタ電流が流れるとコ
レクタ電圧は保持電圧まで一気に低下する。この保持電
圧は、個々のnpnバイポーラトランジスタで値は異な
るが、同一トランジスタをベースオープン時とエミッタ
−ベース間ショート時で比較すると、ベースオープン時
の保持電圧の方がエミッタ−ベース間ショート時の保持
電圧よりも低くなる。
As a result, a collector current also flows between the collector and the emitter. When the collector current flows, the collector voltage drops to the holding voltage all at once. Although the value of this holding voltage differs for each npn bipolar transistor, comparing the same transistor when the base is open and when the emitter-base is shorted, the holding voltage when the base is open is the one when the emitter-base is shorted. It will be lower than the voltage.

【0016】このため、コレクタ電圧一定の条件で、ベ
ースオープン時のコレクタ電流(Iceoで表す)と、
エミッタ−ベース間ショート時のコレクタ電流(Ice
sで表す)を比べると、Iceo>Icesとなる。こ
のIceo>Icesの関係が、多レベル出力回路の静
電気破壊耐性が単一レベル出力回路のそれよりも低下し
てしまう理由である。
Therefore, under the condition that the collector voltage is constant, the collector current (represented by Iceo) when the base is open,
Collector current (Ice when short-circuited between emitter and base)
(represented by s), Iceo> Ices. This relation of Iceo> Ices is the reason why the electrostatic breakdown resistance of the multi-level output circuit becomes lower than that of the single-level output circuit.

【0017】つまり、静電気サージを出力端子に印加す
ると、サージ電流はトランジスタのドレインから基板又
はウェルを介してソースへ吸収される。この時、サージ
電流はMOSトランジスタのチャネル電流としてより
も、むしろ寄生的に形成されるバイポーラトランジスタ
のコレクタ電流として吸収される。即ち、サージ電流は
多レベル出力回路においては、ベースオープン時のコレ
クタ電流Iceoとして短時間にドレインからソースへ
一気に流れ込み、単一レベル出力回路では、エミッタ−
ベース間ショート時のコレクタ電流Icesとしてソー
スへ吸収され、結果的に、多レベル出力回路の静電気破
壊耐性は単一レベル出力回路のそれよりも低下してしま
う。
That is, when an electrostatic surge is applied to the output terminal, the surge current is absorbed from the drain of the transistor to the source via the substrate or well. At this time, the surge current is absorbed not as the channel current of the MOS transistor but as the collector current of the parasitically formed bipolar transistor. That is, in a multi-level output circuit, the surge current suddenly flows from the drain to the source as a collector current Iceo when the base is open, and in a single-level output circuit, the emitter-
It is absorbed by the source as a collector current Ices when the bases are short-circuited, and as a result, the electrostatic breakdown resistance of the multi-level output circuit becomes lower than that of the single-level output circuit.

【0018】また、多レベル出力回路ではBVceo<
BVcesの関係があるために、保護回路が機能し難い
という問題も抱えている。これについて次に述べる。
In the multi-level output circuit, BVceo <
Due to the relationship of BVces, there is also a problem that the protection circuit is difficult to function. This will be described next.

【0019】図15は従来のNMOSを有する保護回路
図である。
FIG. 15 is a protection circuit diagram having a conventional NMOS.

【0020】多レベル出力回路に限らず、出力回路を保
護する一般的な方法として、図15に示すような保護ト
ランジスタ112を出力トランジスタ111に並列に接
続する方法が用いられる。
As a general method for protecting not only the multi-level output circuit but also the output circuit, a method of connecting the protection transistor 112 as shown in FIG. 15 in parallel with the output transistor 111 is used.

【0021】保護トランジスタ112には、ソースと基
板又はウェルを共通の電極に接続し、常時オフの状態に
なるようにゲートを固定したトランジスタが用いられ
る。この保護トランジスタ112に寄生するバイポーラ
トランジスタはベース−エミッタ間ショート型であり、
降伏電圧はBVcesである。
As the protection transistor 112, a transistor whose source and substrate or well are connected to a common electrode and whose gate is fixed so that it is always off is used. The bipolar transistor parasitic on the protection transistor 112 is a short type between base and emitter,
The breakdown voltage is BVces.

【0022】これを多レベル出力トランジスタの保護に
用いようとしても、多レベル出力トランジスタ111の
降伏電圧Vceoの方がBVcesよりも低いため、保
護トランジスタ112より先に保護される側の出力トラ
ンジスタ111が降伏してしまう。さらに、降伏した後
のコレクタ電流に関して、出力トランジスタ111のコ
レクタ電流Iceoが保護トランジスタ112のコレク
タ電流Icesよりも大きいため、出力側が破壊しやす
い、言い換えると、保護回路が機能し難い。
Even if this is used for protection of the multi-level output transistor, the breakdown voltage Vceo of the multi-level output transistor 111 is lower than BVces, so that the output transistor 111 on the protected side is protected before the protection transistor 112. Will surrender. Further, regarding the collector current after breakdown, the collector current Iceo of the output transistor 111 is larger than the collector current Ices of the protection transistor 112, so that the output side is easily destroyed, in other words, the protection circuit is hard to function.

【0023】なお、図15において、113,114及
び115は外部端子として引き出すために設けられたボ
ンディングパッドである。
In FIG. 15, reference numerals 113, 114 and 115 are bonding pads provided for drawing out as external terminals.

【0024】以上述べたように、多レベル出力回路を搭
載した半導体装置は、単一レベル出力回路だけを搭載し
た半導体装置に比べて、出力回路の静電気破壊耐性が低
下してしまう点と、静電気保護回路が有効に機能しない
という2つの問題があり、従来と同等の破壊耐性を付与
するためには、専用の保護回路を新たに搭載することに
よる保護回路占有面積の増大は避けられず、結果として
チップ単価が上昇してしまうという問題があった。
As described above, the semiconductor device having the multi-level output circuit has a lower resistance to electrostatic discharge damage than the semiconductor device having only the single-level output circuit. There are two problems that the protection circuit does not function effectively. In order to give the same destruction resistance as the conventional one, it is unavoidable to increase the protection circuit occupation area by newly installing a dedicated protection circuit. As a result, there was a problem that the unit price of chips increased.

【0025】本発明は、多レベル出力回路を搭載した半
導体装置の静電気保護回路において、出力回路の降伏電
圧が保護回路の降伏電圧よりも低いことに起因した静電
気破壊耐性の劣化に対して、従来と同等の以上の静電気
破壊耐性を、保護回路面積の増加を抑えつつ、製造工程
の変更等を伴わずに実現し、静電気破壊耐性の優れた半
導体装置の保護回路を提供することを目的とする。
According to the present invention, in a static electricity protection circuit for a semiconductor device having a multi-level output circuit, against the deterioration of the electrostatic breakdown resistance due to the breakdown voltage of the output circuit being lower than the breakdown voltage of the protection circuit, It is an object of the present invention to provide a protection circuit for a semiconductor device excellent in electrostatic discharge resistance, which realizes the electrostatic discharge resistance equal to or higher than that of the above, while suppressing an increase in the protection circuit area without changing the manufacturing process. .

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 (1)基板又はウェルへの供給電位とソースへの供給電
位が異なる出力トランジスタを出力回路に有する半導体
装置に、基板又はウェルとソースが同一ノードに接続さ
れた保護トランジスタとを有する半導体装置の保護回路
において、前記出力トランジスタのベース開放状態時降
伏電圧BVceoよりも前記保護トランジスタ側のベー
スエミッタ間短絡時降伏電圧BVcesを低下させ、静
電気サージに対して前記保護トランジスタ側を先に降伏
させ、前記出力トランジスタを保護するようにしたもの
である。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides: (1) a semiconductor device having an output transistor in an output circuit in which a supply potential to a substrate or a well and a supply potential to a source are different from each other, In a protection circuit for a semiconductor device having a substrate or a well and a protection transistor whose source is connected to the same node, a breakdown voltage BVces at the time of a base-emitter short circuit on the protection transistor side of a breakdown voltage BVceo of the output transistor in a base open state. And the protection transistor side is broken down first against the electrostatic surge to protect the output transistor.

【0027】()上記(1)記載の半導体装置の保護
回路において、前記保護トランジスタのウェル濃度を濃
くし、前記出力トランジスタのウェル濃度を薄くするよ
うにしたものである。
[0027] (2) in the protective circuit of the (1) Symbol mounting of the semiconductor device, and darker well concentration of said protective transistor, in which so as to reduce the well concentration of said output transistor.

【0028】()基板又はウェルへの供給電位とソー
スへの供給電位が異なる出力トランジスタを出力回路に
有する半導体装置に、基板又はウェルとソースが同一ノ
ードに接続された第1の保護トランジスタと、前記出力
トランジスタのソースとウェルの間に接続される第2の
保護トランジスタとを有する半導体装置の保護回路にお
いて、前記第2の保護トランジスタのソース、ウェル及
びゲートは、前記出力トランジスタのウェルに接続する
とともに、前記第2の保護トランジスタのドレインを前
記出力トランジスタのソースへ接続し、前記第1の保護
トランジスタの降伏電圧と前記第2の保護トランジスタ
閾値電圧の和が前記出力トランジスタの降伏電圧より
も低くなるようにし、前記保護回路を先に応答させるよ
うにしたものである。
( 3 ) A semiconductor device having, in an output circuit, an output transistor having different supply potentials to a substrate or a well and a source, and a first protection transistor in which the substrate or the well and the source are connected to the same node. , The output
A second transistor connected between the source of the transistor and the well
In a protection circuit for a semiconductor device having a protection transistor, a source, a well and a well of the second protection transistor are provided.
Gate is connected to the well of the output transistor.
Together with the drain of the second protection transistor
The first protection connected to the source of the output transistor
Breakdown voltage of transistor and second protection transistor
As the sum threshold voltage of becomes lower than the breakdown voltage of the output transistor data is obtained by so as to respond to the protection circuit above.

【0029】(4)上記(3)記載の半導体装置の保護
回路において、前記出力トランジスタのウェルが抵抗を
介して前記第1の保護トランジスタのソースとウェル及
びゲートが接続されるノードに接続されるようにしたも
のである。
[0029] (4) in the protection circuit above SL (3) The semiconductor device according, the source and the well及of the first protection transistor through the well resistance of said output transistor
And the gate is connected to the node to which it is connected.

【0030】(5)上記(1)記載の半導体装置の保護
回路において、保護回路側を1段のトランジスタで形成
し、出力回路側を2段以上のトランジスタで構成するよ
うにしたものである。
(5) In the protection circuit for a semiconductor device described in (1) above, the protection circuit side is formed of one-stage transistors and the output circuit side is formed of two or more stages of transistors.

【0031】(6)上記()記載の半導体装置の保護
回路において、保護回路側を2段のトランジスタで形成
し、出力回路側を2段以上のトランジスタで構成するよ
うにしたものである。
(6) In the protection circuit for a semiconductor device described in ( 3 ) above, the protection circuit side is formed by two stages of transistors and the output circuit side is formed by two or more stages of transistors.

【0032】(7)上記(5)又は(6)記載の半導体
装置の保護回路において、前記2段以上のトランジスタ
で構成された出力回路側の各トランジスタのゲートを共
通の信号線に電気的に接続するようにしたものである。
(7) In the protection circuit for a semiconductor device according to the above (5) or (6), the gates of the respective transistors on the output circuit side, which are composed of two or more stages of transistors, are electrically connected to a common signal line. It is designed to be connected.

【0033】(8)上記(5)又は(6)記載の半導体
装置の保護回路において、前記2段以上のトランジスタ
で構成された出力回路側のトランジスタの内、ドレイン
側から見て最初のトランジスタを除き、2段目から最終
段までのトランジスタのゲートを、トランジスタが常時
オン状態となるゲートレベルを供給する共通の信号線に
電気的に接続するようにしたものである。
(8) In the protection circuit for a semiconductor device according to the above (5) or (6), among the transistors on the output circuit side composed of the transistors of two or more stages, the first transistor seen from the drain side is Except for this, the gates of the transistors from the second stage to the final stage are electrically connected to a common signal line that supplies a gate level at which the transistors are always on.

【0034】(9)上記(5),(6),(7)又は
(8)記載の半導体装置の保護回路において、前記出力
回路側の2段以上のトランジスタを形成するために基板
上に設けられるウェル領域をトランジスタ毎に分離して
作製するようにしたものである。
(9) In the protection circuit for a semiconductor device according to (5), (6), (7) or (8) above, the protection circuit is provided on a substrate to form two or more stages of transistors on the output circuit side. The well region to be formed is separately produced for each transistor.

【0035】(10)上記(9)記載の半導体装置の保
護回路において、前記出力回路側の2段以上のトランジ
スタがそれぞれ形成されているウェルに直列抵抗を各々
付加するようにしたものである。
(10) In the semiconductor device protection circuit described in (9), a series resistance is added to each well in which two or more stages of transistors on the output circuit side are formed.

【0036】[0036]

【作用】(A)半導体装置(図1参照)によれば、保護
トランジスタのウェル濃度を濃くして降伏電圧を下げ、
出力トランジスタのウェル濃度を薄くして降伏電圧を上
げることによって、BVces<BVceoとなるよう
に構成した。すなわち、静電気サージ電流を、出力トラ
ンジスタの寄生トランジスタのコレクタ電流Iceoと
して流すことなく、保護トランジスタの寄生トランジス
タのコレクタ電流Icesと出力トランジスタの寄生p
n接合のダイオード電流として、出力トランジスタのソ
ースへ流すことができるので、良好な静電気破壊耐性を
得ることができる。
(A) According to the semiconductor device (see FIG. 1), the well concentration of the protection transistor is increased to lower the breakdown voltage.
BVces <BVceo was established by decreasing the well concentration of the output transistor and increasing the breakdown voltage. That is, the electrostatic surge current does not flow as the collector current Iceo of the parasitic transistor of the output transistor, but the collector current Ices of the parasitic transistor of the protection transistor and the parasitic p of the output transistor p.
Since an n-junction diode current can be passed to the source of the output transistor, good electrostatic breakdown resistance can be obtained.

【0037】特に、濃度が異なる2種類以上のウェルを
用いる製造プロセスにおいては、製造工程を追加する必
要がなく、ウェル濃度の設定条件を変更するだけで実現
できるという利点がある。
In particular, in a manufacturing process using two or more kinds of wells having different concentrations, there is an advantage that it is not necessary to add a manufacturing step and can be realized only by changing the setting condition of the well concentration.

【0038】(B)半導体装置(図2参照)によれば、
上記(A)記載の半導体装置に新たに第2の保護トラン
ジスタを付け加えるようにしたので、静電気サージ電流
を出力トランジスタの寄生トランジスタのコレクタ電流
Iceoとして流すことなく、第1の保護トランジスタ
の寄生トランジスタのコレクタ電流Icesと第2の保
護トランジスタのチャネル電流として出力トランジスタ
のソースへ流すことができるので、良好な静電気破壊耐
性が得られるのである。
(B) According to the semiconductor device (see FIG. 2),
Since the second protection transistor is newly added to the semiconductor device described in (A) above, the electrostatic surge current does not flow as the collector current Iceo of the parasitic transistor of the output transistor, and the parasitic transistor of the first protection transistor does not flow. Since the collector current Ices and the channel current of the second protection transistor can be made to flow to the source of the output transistor, good electrostatic breakdown resistance can be obtained.

【0039】特に、上記(A)記載の半導体装置の出力
トランジスタの寄生pn接合ダイオードの効果を第2の
保護トランジスタで置き換えたので、出力トランジスタ
のpn接合ダイオードの特性の影響を受けることがなく
なり、保護トランジスタと出力トランジスタのウェル濃
度の設定条件を幅広く変更できるという利点がある。
In particular, since the effect of the parasitic pn junction diode of the output transistor of the semiconductor device described in (A) above is replaced by the second protection transistor, it is not affected by the characteristics of the pn junction diode of the output transistor. There is an advantage that the setting conditions of the well density of the protection transistor and the output transistor can be widely changed.

【0040】また、寄生pn接合ダイオードを増やすた
めに、パターン面積の小さな出力トランジスタでも十分
な回路特性が得られている時に、敢えて出力トランジス
タ面積を増大させるといったパターン面積的なデメリッ
トも解消することができる。
Further, in order to increase the number of parasitic pn junction diodes, it is possible to eliminate the disadvantage of the pattern area such that the output transistor area is intentionally increased when sufficient circuit characteristics are obtained even with an output transistor having a small pattern area. it can.

【0041】(C)半導体装置(図3参照)によれば、
上記(B)記載の半導体装置における出力トランジスタ
が形成されるウェルに直列抵抗を新たに付け加えるよう
にした。すなわち、第1の保護トランジスタのソースと
ウェル及びゲートが接続されるノードと、出力トランジ
スタのウェルが抵抗を介して接続されるようにしたの
で、第1の保護トランジスタのコレクタ電流Icesと
して流れ込んだサージ電流が、出力トランジスタのウェ
ルへ流れ込む効果を抑え、第2の保護トランジスタのソ
ースへ流れ込む効果を高めることができる。
(C) According to the semiconductor device (see FIG. 3),
A series resistor is newly added to the well in which the output transistor is formed in the semiconductor device described in (B) above. That is, since the node where the source of the first protection transistor is connected to the well and the gate are connected to the well of the output transistor through the resistor, the surge that flows as the collector current Ices of the first protection transistor. The effect of current flowing into the well of the output transistor can be suppressed, and the effect of current flowing into the source of the second protection transistor can be enhanced.

【0042】したがって、上記(B)記載の半導体装置
よりも一層、保護トランジスタと出力トランジスタのウ
ェル濃度の設定条件を幅広く変更できるようになる。
Therefore, the setting conditions of the well density of the protection transistor and the output transistor can be changed more widely than in the semiconductor device described in (B) above.

【0043】(D)半導体装置(図4参照)によれば、
保護回路側を1段のトランジスタで形成し、出力回路側
を2段以上のトランジスタで構成するようにしたので、
静電気サージ電流を第1の出力トランジスタの寄生トラ
ンジスタのコレクタ電流Iceoとして流すことなく、
保護トランジスタの寄生トランジスタのコレクタ電流I
cesと出力トランジスタの寄生pn接合のダイオード
電流(順方向バイアスされたpn接合ダイオードに流れ
る電流をダイオード電流と記す)として出力トランジス
タのソースへ流すので良好な静電気破壊耐性が得られ
る。
(D) According to the semiconductor device (see FIG. 4),
Since the protection circuit side is made up of one-stage transistors and the output circuit side is made up of two or more stages of transistors,
Without passing the electrostatic surge current as the collector current Iceo of the parasitic transistor of the first output transistor,
Collector current I of parasitic transistor of protection transistor
ces and a parasitic pn junction diode current of the output transistor (a current flowing through a forward biased pn junction diode is referred to as a diode current) is passed to the source of the output transistor, so that good electrostatic breakdown resistance can be obtained.

【0044】特に、単一ウェルを用いる製造プロセスに
おいて、製造工程の追加を伴わず、回路設計だけで実現
できるという利点がある。
In particular, in a manufacturing process using a single well, there is an advantage that it can be realized only by circuit design without adding a manufacturing process.

【0045】(E)半導体装置(図5参照)によれば、
上記(D)記載の半導体装置に新たに第2の保護トラン
ジスタが付け加えられる。即ち、第2の保護トランジス
タのドレインを第2の出力トランジスタのソースへ電気
的に接続し、第2の保護トランジスタのソースとウェル
及びゲートは、第1及び第2出力トランジスタのウェル
と共通のノードに接続される。このように接続すること
によって、第1の保護トランジスタと第2の保護トラン
ジスタで保護回路を構成する。
(E) According to the semiconductor device (see FIG. 5),
A second protection transistor is newly added to the semiconductor device described in (D) above. That is, the drain of the second protection transistor is electrically connected to the source of the second output transistor, and the source, the well, and the gate of the second protection transistor have a common node with the wells of the first and second output transistors. Connected to. By connecting in this way, a protection circuit is constituted by the first protection transistor and the second protection transistor.

【0046】したがって、静電気サージ電流を第1の出
力トランジスタの寄生トランジスタのコレクタ電流Ic
eoとして流すことなく、第1の保護トランジスタの寄
生トランジスタのコレクタ電流Icesと、第2の保護
トランジスタのチャネル電流(オン状態にあるMOSト
ランジスタに形成されたチャネルを介してトランジスタ
のソース−ドレイン間を流れる電流をチャネル電流と記
す)として出力トランジスタのソースへ流すので、良好
な静電気破壊耐性が得られる。
Therefore, the electrostatic surge current is converted into the collector current Ic of the parasitic transistor of the first output transistor.
Without flowing as eo, the collector current Ices of the parasitic transistor of the first protection transistor and the channel current of the second protection transistor (the source-drain of the transistor through the channel formed in the MOS transistor in the ON state Since a current that flows is referred to as a channel current) is supplied to the source of the output transistor, good electrostatic breakdown resistance can be obtained.

【0047】特に、上記(D)記載の半導体装置の第2
の出力トランジスタの寄生pn接合ダイオードの効果を
第2の保護トランジスタで置き換えたので、第2の出力
トランジスタのpn接合ダイオードの特性の影響を受け
ることがなくなり、寄生pn接合ダイオードを増やすた
めに、パターン面積の小さな出力トランジスタでも十分
な回路特性が得られている時に、敢えて出力トランジス
タ面積を増大させるといったパターン面積的なデメリッ
トを解消することができる。
In particular, the second semiconductor device described in (D) above.
Since the effect of the parasitic pn junction diode of the output transistor of is replaced by the second protection transistor, it is not affected by the characteristics of the pn junction diode of the second output transistor, and the pattern is increased in order to increase the parasitic pn junction diode. When sufficient circuit characteristics are obtained even with an output transistor having a small area, it is possible to eliminate the disadvantage of increasing the area of the output transistor in terms of pattern area.

【0048】(F)半導体装置(図6参照)によれば、
上記(D)又は上記(E)記載の半導体装置における第
1の出力トランジスタ及び第2の出力トランジスタのゲ
ートが、内部からの共通の信号線に電気的に接続され
る。2段以上で構成された出力トランジスタを一つの制
御信号でコントロールできるので、制御回路を簡略化で
きる。
(F) According to the semiconductor device (see FIG. 6),
The gates of the first output transistor and the second output transistor in the semiconductor device described in (D) or (E) are electrically connected to a common signal line from the inside. Since the output transistor composed of two or more stages can be controlled by one control signal, the control circuit can be simplified.

【0049】(G)半導体装置(図7参照)によれば、
上記(D)又は上記(E)記載の半導体装置における第
1の出力トランジスタ及び第2の出力トランジスタのゲ
ートの内、初段のゲートを除いた全てのゲート(この例
では第2の出力トランジスタのゲート)をトランジスタ
が常時オン状態となるゲートレベルを供給する共通の信
号線に電気的に接続する。そして、初段のみをスイッチ
として使用し、2段目以降はオン状態なので、初段のソ
ースに常時所定の電圧レベルが供給されるため、信号の
伝達遅延を低減できる。また、1つの制御信号でオン状
態にコントロールしているので、制御回路も簡単であ
る。
(G) According to the semiconductor device (see FIG. 7),
Of the gates of the first output transistor and the second output transistor in the semiconductor device according to (D) or (E), all the gates except the first-stage gate (in this example, the gate of the second output transistor) ) Is electrically connected to a common signal line that supplies a gate level at which the transistor is always on. Then, since only the first stage is used as a switch and the second and subsequent stages are in the ON state, a predetermined voltage level is always supplied to the source of the first stage, so that the signal transmission delay can be reduced. Further, since the control signal is controlled to the ON state by one control signal, the control circuit is simple.

【0050】(H)半導体装置(図8参照)によれば、
上記(D)から(G)記載の4つの半導体装置におけ
る、出力回路側の2段以上のトランジスタを形成するた
めに基板上に設けられるウェル領域をトランジスタ毎に
分離して作製する。このように、出力トランジスタが形
成されるウェルを分離したので、レイアウトを容易にす
ることができる。
(H) According to the semiconductor device (see FIG. 8),
In the four semiconductor devices described in (D) to (G) above, well regions provided on the substrate for forming two or more stages of transistors on the output circuit side are formed separately for each transistor. Since the well in which the output transistor is formed is separated in this way, the layout can be facilitated.

【0051】特に、ウェルを分離するだけなので、製造
工程の追加を伴わず、回路設計だけで実現できるという
利点がある。
Particularly, since the wells are only separated, there is an advantage that it can be realized only by circuit design without adding a manufacturing process.

【0052】(I)半導体装置(図11参照)によれ
ば、上記(H)に記載の半導体装置を用いた上記(E)
から上記(G)の半導体装置において、第1の出力トラ
ンジスタ及び第2の出力トランジスタがそれぞれ形成さ
れているウェルに直列抵抗を各々付加する。
(I) According to the semiconductor device (see FIG. 11), the semiconductor device described in (H) above is used (E).
Therefore, in the semiconductor device of (G) above, a series resistance is added to each well in which the first output transistor and the second output transistor are formed.

【0053】したがって、保護トランジスタのコレクタ
電流Icesとして流れ込んだサージ電流が、第1の出
力トランジスタ及び第2の出力トランジスタのそれぞれ
のウェルへ流れ込み、さらに寄生pn接合の順方向電
流、すなわち、寄生バイポーラトランジスタQ2及びQ
4(図9参照)のベース電流として流れ込むのを抑制す
る。寄生バイポーラトランジスタQ2及びQ4にベース
電流が流れて、ともにオンすると、第1の出力トランジ
スタのドレインから第2の出力トランジスタのソースへ
かけて貫通電流が流れる。この電流が出力トランジスタ
を破壊することになる。
Therefore, the surge current flowing as the collector current Ices of the protection transistor flows into each well of the first output transistor and the second output transistor, and further the forward current of the parasitic pn junction, that is, the parasitic bipolar transistor. Q2 and Q
4 (see FIG. 9) as a base current. When a base current flows through the parasitic bipolar transistors Q2 and Q4 and both are turned on, a through current flows from the drain of the first output transistor to the source of the second output transistor. This current will destroy the output transistor.

【0054】そこで、それぞれに抵抗を直列接続するこ
とによって、保護トランジスタのコレクタ電流Ices
として流れ込んだサージ電流が、第1の出力トランジス
タ及び第2の出力トランジスタのウェルへ流れ込む効果
を抑え、第2の保護トランジスタのソースへ流れ込む効
果を高めることができる。
Therefore, a collector current Ices of the protection transistor is connected by connecting a resistor to each of them in series.
It is possible to suppress the effect that the surge current that flows into the wells of the first output transistor and the second output transistor is suppressed, and it is possible to enhance the effect of flowing into the source of the second protection transistor.

【0055】したがって、上記(H)記載の半導体装置
の単独の場合よりも一層、保護効果を高めることができ
る。
Therefore, the protection effect can be further enhanced as compared with the case of the semiconductor device described in (H) above alone.

【0056】[0056]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0057】以下の説明では、NMOSを例に説明する
ものとし、特に断らない限り、出力トランジスタ、保護
トランジスタともにNMOSトランジスタであり、寄生
バイポーラトランジスタはnpnバイポーラトランジス
タを意味する。
In the following description, an NMOS will be described as an example. Unless otherwise specified, both the output transistor and the protection transistor are NMOS transistors, and the parasitic bipolar transistor means an npn bipolar transistor.

【0058】図1は本発明の第1実施例を示す半導体装
置の構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention.

【0059】この図に示すように、NMOS保護トラン
ジスタ(以下、単に保護トランジスタという)1のウェ
ル濃度を濃くして降伏電圧を下げ、NMOS出力トラン
ジスタ(以下、単に出力トランジスタという)2のウェ
ル濃度は薄くして降伏電圧を上げる方法によって、出力
トランジスタ2のベース開放状態時降伏電圧BVceo
よりも保護トランジスタ1側のベースエミッタ間短絡時
降伏電圧BVcesを低下させ、静電気サージに対して
前記保護トランジスタ1側を先に降伏させるように構成
した例である。
As shown in this figure, the well concentration of the NMOS protection transistor (hereinafter simply referred to as protection transistor) 1 is increased to lower the breakdown voltage, and the well concentration of the NMOS output transistor (hereinafter simply referred to as output transistor) 2 is reduced. The breakdown voltage BVceo when the base of the output transistor 2 is open is reduced by a method of thinning the breakdown voltage and increasing the breakdown voltage.
In this example, the breakdown voltage BVces at the time of short circuit between the base and emitter of the protection transistor 1 side is lowered, and the protection transistor 1 side is broken down first against the electrostatic surge.

【0060】保護トランジスタ1のソース11、ウェル
12及びゲート13は、出力トランジスタ2のウェル2
2へ接続する。なお、この図において、8はソースに接
続されるボンディングパッド、21は出力トランジスタ
2のソース、23は出力トランジスタ2のゲートであ
る。
The source 11, the well 12 and the gate 13 of the protection transistor 1 correspond to the well 2 of the output transistor 2.
Connect to 2. In this figure, 8 is a bonding pad connected to the source, 21 is the source of the output transistor 2, and 23 is the gate of the output transistor 2.

【0061】図1において、保護トランジスタ1のドレ
イン14と出力トランジスタ2のドレイン24は、とも
に外部端子として引き出すために設けられたボンディン
グパッド6と電気的に接続される。保護トランジスタ1
のソース11とウェル12及びゲート13は、出力トラ
ンジスタ2のウェル22と共通のノードに接続され、こ
のノードも外部端子として引き出すために設けられたボ
ンディングパッド7に電気的に接続されている。
In FIG. 1, the drain 14 of the protection transistor 1 and the drain 24 of the output transistor 2 are both electrically connected to a bonding pad 6 provided for drawing out as an external terminal. Protection transistor 1
The source 11, the well 12 and the gate 13 are connected to a node common to the well 22 of the output transistor 2, and this node is also electrically connected to the bonding pad 7 provided for drawing out as an external terminal.

【0062】また、出力トランジスタ2のソース21は
ボンディングパッド8に電気的に接続され、ゲート23
は内部回路の信号ラインに接続されている。ソース11
とウェル12及びゲート13を共通接続することによ
り、保護トランジスタ1の寄生トランジスタの降伏電圧
はBVcesとなり、降伏後のコレクタ電流もIces
となる。出力トランジスタ2側はソース21とウェル2
2が分離されているので、降伏電圧はBVceoであ
り、コレクタ電流はIceoである。
The source 21 of the output transistor 2 is electrically connected to the bonding pad 8, and the gate 23
Is connected to the signal line of the internal circuit. Sauce 11
By commonly connecting the well 12 and the gate 13 to each other, the breakdown voltage of the parasitic transistor of the protection transistor 1 becomes BVces, and the collector current after breakdown also becomes Ices.
Becomes Source 21 and well 2 on the output transistor 2 side
Since 2 is isolated, the breakdown voltage is BVceo and the collector current is Iceo.

【0063】この回路において、保護トランジスタ1が
形成されているウェルを高濃度に設定し、降伏電圧はB
Vcesを小さくし、且つ出力トランジスタ2が形成さ
れているウェルは、低濃度に設定し、降伏電圧BVce
oを大きくし、BVces<BVceoの関係を満たし
ている。ボンディングパッド6に正極の静電気サージが
印加されると、BVces<BVceoのため、保護ト
ランジスタ1が先に降伏を起こし、コレクタ電流Ice
sが保護トランジスタ1のソース11へ流れる。このコ
レクタ電流がIcesであることは保護トランジスタ1
自身が破壊されない効果も果たしている。保護トランジ
スタ1のソース11は出力トランジスタ2のウェル22
と電気的に接続されているため、コレクタ電流Ices
は出力トランジスタ2のウェル22へも流れ込む。
In this circuit, the well in which the protection transistor 1 is formed is set to a high concentration and the breakdown voltage is B
The well in which Vces is reduced and the output transistor 2 is formed is set to a low concentration, and the breakdown voltage BVce is set.
By increasing o, the relationship of BVces <BVceo is satisfied. When a positive electrostatic surge is applied to the bonding pad 6, BVces <BVceo, so that the protection transistor 1 breaks down first and the collector current Ice.
s flows to the source 11 of the protection transistor 1. This collector current is Ices means that the protection transistor 1
It also has the effect of not being destroyed. The source 11 of the protection transistor 1 is the well 22 of the output transistor 2.
Since it is electrically connected to the collector current Ices
Also flows into the well 22 of the output transistor 2.

【0064】ここで、出力トランジスタ2のウェル22
とソース21には、ウェル22側をアノード、ソース2
1側をカソードとするpn接合ダイオードが寄生的に形
成されており、保護トランジスタ1から流れてきた正極
のコレクタ電流は、このpn接合ダイオードを順方向バ
イアスするため、最終的に出力トランジスタ2のソース
21へもウェル22からサージ電流が流れ込む。
Here, the well 22 of the output transistor 2
And the source 21, the well 22 side is the anode, the source 2
A pn junction diode having the cathode on the 1 side is parasitically formed, and the collector current of the positive electrode flowing from the protection transistor 1 forward biases the pn junction diode. A surge current also flows into the well 21 from the well 22.

【0065】以上説明したように、本実施例の回路で
は、静電気サージ電流を出力トランジスタ2の寄生トラ
ンジスタのコレクタ電流Iceoとして流すことなく、
保護トランジスタの寄生トランジスタのコレクタ電流I
cesと、出力トランジスタ2の寄生pn接合のダイオ
ード電流として出力トランジスタのソースへ流すので、
良好な静電気破壊耐性が得られる。
As described above, in the circuit of this embodiment, the electrostatic surge current does not flow as the collector current Iceo of the parasitic transistor of the output transistor 2,
Collector current I of parasitic transistor of protection transistor
ces and the diode current of the parasitic pn junction of the output transistor 2 flow to the source of the output transistor,
Good electrostatic breakdown resistance is obtained.

【0066】特に、この実施例は、濃度が異なる2種類
以上のウェルを用いる製造プロセスにおいては、製造工
程を追加する必要がなく、ウェル濃度の設定条件を変更
するだけで実現できるというメリットがある。
In particular, this embodiment has an advantage that in a manufacturing process using two or more types of wells having different concentrations, it is not necessary to add a manufacturing step and can be realized only by changing the well concentration setting condition. .

【0067】図2は本発明の第2実施例を示す半導体装
置の構成図である。なお、上記実施例と同じ部分につい
ては、同じ番号を付してその説明は省略する。
FIG. 2 is a block diagram of a semiconductor device showing a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0068】この実施例は、第1実施例を発展させたも
ので、出力トランジスタ2のソース21とウェル22の
間に保護トランジスタ(第2の保護トランジスタ)3を
付加し、保護トランジスタ(第1の保護トランジスタ)
1と保護トランジスタ3で保護回路を構成する。
This embodiment is a development of the first embodiment, in which a protection transistor (second protection transistor) 3 is added between the source 21 and the well 22 of the output transistor 2, and the protection transistor (first protection transistor) is added. Protection transistor)
1 and the protection transistor 3 form a protection circuit.

【0069】また、保護トランジスタ3のソース31、
ウェル32及びゲート33は、出力トランジスタ2のウ
ェル22に接続され、ドレイン34が出力トランジスタ
2のソース21に接続される。出力トランジスタ2の降
伏電圧BVceoと保護トランジスタ1の降伏電圧BV
cesと保護トランジスタ3の閾値電圧Vthが、BV
ceo>BVces+Vthの関係を満たすように出力
トランジスタ2と保護トランジスタ1のウェル濃度を各
々設定する。なお、図2において、34は保護トランジ
スタ3のドレインである。
In addition, the source 31 of the protection transistor 3,
The well 32 and the gate 33 are connected to the well 22 of the output transistor 2, and the drain 34 is connected to the source 21 of the output transistor 2. Breakdown voltage BVceo of output transistor 2 and breakdown voltage BV of protection transistor 1
ces and the threshold voltage Vth of the protection transistor 3 are BV
The well concentrations of the output transistor 2 and the protection transistor 1 are set so as to satisfy the relationship of ceo> BVces + Vth. In FIG. 2, 34 is the drain of the protection transistor 3.

【0070】上記したように、この実施例は、第1実施
例に新たに保護トランジスタが付け加えられる。すなわ
ち、図2において、保護トランジスタ3のドレイン34
を出力トランジスタ2のソース21へ電気的に接続し、
保護トランジスタ3のソース31とウェル32及びゲー
ト33は、出力トランジスタ2のウェル22と共通のノ
ードに接続される。このように接続することによって、
保護トランジスタ1と保護トランジスタ3で保護回路を
構成する。
As described above, in this embodiment, a protection transistor is newly added to the first embodiment. That is, in FIG. 2, the drain 34 of the protection transistor 3 is
Is electrically connected to the source 21 of the output transistor 2,
The source 31, the well 32, and the gate 33 of the protection transistor 3 are connected to a common node with the well 22 of the output transistor 2. By connecting like this,
The protection transistor 1 and the protection transistor 3 form a protection circuit.

【0071】このように構成したので、保護トランジス
タ1は、第1の実施例と同様に、ソース11とウェル1
2及びゲート13を共通接続しているので、寄生トラン
ジスタの降伏電圧は、BVcesであり、降伏後のコレ
クタ電流はIcesである。出力トランジスタ側も同様
に、ソース21とウェル22が分離されているので、降
伏電圧は、BVceoであり、コレクタ電流はIceo
である。
With this structure, the protection transistor 1 has the source 11 and the well 1 as in the first embodiment.
Since 2 and the gate 13 are commonly connected, the breakdown voltage of the parasitic transistor is BVces, and the collector current after breakdown is Ices. Similarly, on the output transistor side, since the source 21 and the well 22 are separated, the breakdown voltage is BVceo and the collector current is Iceo.
Is.

【0072】この実施例においては、保護トランジスタ
1の降伏電圧BVcesと、出力トランジスタ2の降伏
電圧BVceo、さらに保護トランジスタ3の閾値電圧
Vthとの関係が、BVces+Vth<BVceoを
満たしている。ボンディングパッド6に正極の静電気サ
ージが印加されると、BVces<BVceo(Vth
>0である)のため、保護トランジスタ1が先に降伏を
起こし、コレクタ電流Icesが保護トランジスタ1の
ソース11へ流れる。
In this embodiment, the breakdown voltage BVces of the protection transistor 1, the breakdown voltage BVceo of the output transistor 2, and the threshold voltage Vth of the protection transistor 3 satisfy BVces + Vth <BVceo. When a positive electrostatic surge is applied to the bonding pad 6, BVces <BVceo (Vth
> 0), the protection transistor 1 breaks down first, and the collector current Ices flows to the source 11 of the protection transistor 1.

【0073】このコレクタ電流がIcesであること
が、保護トランジスタ1自身を破壊させない効果も果た
していることは言うまでもない。保護トランジスタ1の
ソース11は出力トランジスタ2のウェル22にも接続
されるが、保護トランジスタ3のソース31とウェル3
2及びゲート33にも接続されることになる。保護トラ
ンジスタ3に接続されることによって、コレクタ電流I
cesは、第1実施例とは異なり、出力トランジスタ2
のウェル22へ流れ込むよりも、むしろ保護トランジス
タ3のソース31へ流れ込む。
Needless to say, the fact that the collector current is Ices also has the effect of not destroying the protective transistor 1 itself. The source 11 of the protection transistor 1 is also connected to the well 22 of the output transistor 2, but the source 31 and the well 3 of the protection transistor 3 are connected.
2 and the gate 33 will also be connected. By being connected to the protection transistor 3, the collector current I
ces is the output transistor 2 unlike the first embodiment.
Of the protection transistor 3 rather than flowing into the well 22 of the protection transistor 3.

【0074】保護トランジスタ3のソース31とウェル
32及びゲート33は共通接続されているので、正極の
閾値電圧でオン状態、すなわち、ソース31とドレイン
34間にチャネル電流が流れるようになる。保護トラン
ジスタ1から流れてきたコレクタ電流は、正極であり保
護トランジスタ3をオンさせるので、チャネル電流とし
てサージ電流を出力トランジスタ2のソース21へ流し
込むことができる。
Since the source 31, the well 32 and the gate 33 of the protection transistor 3 are connected in common, the channel current flows between the source 31 and the drain 34 in the ON state at the positive threshold voltage. Since the collector current flowing from the protection transistor 1 is a positive electrode and turns on the protection transistor 3, a surge current can be flown into the source 21 of the output transistor 2 as a channel current.

【0075】以上説明したように、この実施例の回路で
は、静電気サージ電流を出力トランジスタ2の寄生トラ
ンジスタのコレクタ電流Iceoとして流すことなく、
保護トランジスタ1の寄生トランジスタのコレクタ電流
Icesと、保護トランジスタ3のチャネル電流として
出力トランジスタ2のソース21へ流すので、良好な静
電気破壊耐性が得られる。
As described above, in the circuit of this embodiment, the electrostatic surge current does not flow as the collector current Iceo of the parasitic transistor of the output transistor 2,
Since the collector current Ices of the parasitic transistor of the protection transistor 1 and the channel current of the protection transistor 3 are passed to the source 21 of the output transistor 2, good electrostatic breakdown resistance can be obtained.

【0076】特に、この実施例は、第1実施例で用いた
出力トランジスタ2の寄生pn接合ダイオードの効果
を、保護トランジスタ3で置き換えたので、出力トラン
ジスタ2のpn接合ダイオードの特性の影響を受けるこ
とがなくなり、保護トランジスタ3と出力トランジスタ
2のウェル濃度の設定条件を幅広く変更できるというメ
リットがある。また、寄生pn接合ダイオードを増やす
ために、パターン面積の小さな出力トランジスタ2でも
十分な回路特性が得られている時に、敢えて出力トラン
ジスタ2の面積を増大させるといったパターン面積的な
デメリットも解消することができる。
In particular, in this embodiment, the effect of the parasitic pn junction diode of the output transistor 2 used in the first embodiment is replaced by the protection transistor 3, so that it is affected by the characteristics of the pn junction diode of the output transistor 2. There is an advantage that the setting conditions of the well concentration of the protection transistor 3 and the output transistor 2 can be widely changed. Further, in order to increase the number of parasitic pn junction diodes, when sufficient circuit characteristics are obtained even with the output transistor 2 having a small pattern area, the disadvantage of the pattern area such as intentionally increasing the area of the output transistor 2 can be eliminated. it can.

【0077】図3は本発明の第3実施例を示す半導体装
置の構成図である。なお、上記実施例と同じ部分につい
ては、同じ番号を付してその説明は省略する。
FIG. 3 is a block diagram of a semiconductor device showing a third embodiment of the present invention. The same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0078】この実施例は、第2実施例を発展させたも
ので、出力トランジスタ2が形成されるウェル22に抵
抗25を付加する。
This embodiment is a development of the second embodiment, and a resistor 25 is added to the well 22 in which the output transistor 2 is formed.

【0079】この実施例では第2の実施例における出力
トランジスタ2が形成されるウェル22に抵抗25が新
たに付け加えられる。すなわち、図3において、保護ト
ランジスタ(第1の保護トランジスタ)1のソース11
とウェル12及びゲート13が接続されるノードと、出
力トランジスタ2のウェル22が抵抗25を介して接続
される。
In this embodiment, a resistor 25 is newly added to the well 22 in which the output transistor 2 in the second embodiment is formed. That is, in FIG. 3, the source 11 of the protection transistor (first protection transistor) 1
The node to which the well 12 and the gate 13 are connected, and the well 22 of the output transistor 2 are connected via the resistor 25.

【0080】この抵抗25を直列接続することによっ
て、保護トランジスタ1のコレクタ電流Icesとして
流れ込んだサージ電流が、出力トランジスタ2のウェル
22へ流れ込む効果を抑え、保護トランジスタ(第2の
保護トランジスタ)3のソース31へ流れ込む効果を高
めることができる。したがって、第2実施例よりも一
層、保護トランジスタと出力トランジスタのウェル濃度
の設定条件を幅広く変更できるようになる。
By connecting the resistor 25 in series, the surge current flowing as the collector current Ices of the protection transistor 1 is suppressed from flowing into the well 22 of the output transistor 2 and the protection transistor (second protection transistor) 3 is protected. The effect of flowing into the source 31 can be enhanced. Therefore, the setting conditions of the well concentrations of the protection transistor and the output transistor can be changed more widely than in the second embodiment.

【0081】なお、この実施例は抵抗25が大きい程効
果も大きいので、元々抵抗率が高いウェル抵抗をそのま
ま使用することができるので、抵抗を付加するために出
力トランジスタの面積が増大するといったパターン面積
的なデメリットがない。
In this embodiment, the larger the resistance 25 is, the greater the effect is. Therefore, since the well resistance having originally high resistivity can be used as it is, the area of the output transistor is increased to add the resistance. There is no area disadvantage.

【0082】図4は本発明の第4実施例を示す半導体装
置の構成図である。なお、上記実施例と同じ部分につい
ては、同じ番号を付してその説明は省略する。
FIG. 4 is a block diagram of a semiconductor device showing a fourth embodiment of the present invention. The same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0083】この実施例では、保護回路側をトランジス
タ1段で構成し、出力回路側をトランジスタ2段以上で
構成することによって、本発明のBVces<BVce
oを実施した例である。例えば、保護トランジスタ1は
1段とし、出力トランジスタ2には更に出力トランジス
タ(第2の出力トランジスタ)4を直列に接続する。
In this embodiment, the protection circuit side is composed of one transistor stage, and the output circuit side is composed of two or more transistor stages, so that BVces <BVce of the present invention.
This is an example of performing o. For example, the protection transistor 1 has one stage, and the output transistor 2 is further connected with an output transistor (second output transistor) 4 in series.

【0084】この実施例では、BVceoは初段のドレ
インと最終段のソース間の降伏電圧であり、n段目の出
力トランジスタのソースとn+1段目の出力トランジス
タのドレインが順次接続される。保護トランジスタ1の
ソース11、ウェル12及びゲート13は、出力トラン
ジスタ(第1の出力トランジスタ)2と出力トランジス
タ(第2の出力トランジスタ)4が形成される共通のウ
ェル22,42へ接続する。なお、41は出力トランジ
スタ4のソース、42は出力トランジスタ4のウェル、
43は出力トランジスタ4のゲート、44は出力トラン
ジスタ4のドレインである。
In this embodiment, BVceo is the breakdown voltage between the drain of the first stage and the source of the final stage, and the source of the nth stage output transistor and the drain of the (n + 1) th stage output transistor are sequentially connected. The source 11, the well 12 and the gate 13 of the protection transistor 1 are connected to the common wells 22 and 42 in which the output transistor (first output transistor) 2 and the output transistor (second output transistor) 4 are formed. 41 is the source of the output transistor 4, 42 is the well of the output transistor 4,
Reference numeral 43 is a gate of the output transistor 4, and 44 is a drain of the output transistor 4.

【0085】この実施例は、保護回路側を1段のトラン
ジスタで形成し、出力回路側を2段以上のトランジスタ
で構成する。ここでは出力回路側をトランジスタ2段で
構成した例で説明する。まず、保護回路側について説明
する。
In this embodiment, the protection circuit side is formed of one-stage transistors and the output circuit side is formed of two or more stages of transistors. Here, an example in which the output circuit side is composed of two stages of transistors will be described. First, the protection circuit side will be described.

【0086】図4において、保護トランジスタ1のドレ
イン14は外部端子として引き出すために設けられたボ
ンディングパッド6と電気的に接続され、ソース11と
ウェル12及びゲート13も外部端子として引き出すた
めに設けられたボンディングパッド7に電気的に接続さ
れている。
In FIG. 4, the drain 14 of the protection transistor 1 is electrically connected to the bonding pad 6 provided as an external terminal, and the source 11, the well 12, and the gate 13 are also provided as external terminals. Is electrically connected to the bonding pad 7.

【0087】一方、2つの出力トランジスタの内、出力
トランジスタ(第1の出力トランジスタ)2のドレイン
24は、ボンディングパッド6に電気的に接続され、ゲ
ート23は内部回路の信号ラインに接続され、ソース2
1は出力トランジスタ(第2の出力トランジスタ)4の
ドレイン44に接続され、出力トランジスタ4のソース
41は外部端子として引き出すために設けられたボンデ
ィングパッド8と電気的に接続され、ゲート43は内部
回路の信号ラインに接続され、出力トランジスタ2及び
4のウェル22及び42はともにボンディングパッド7
に電気的に接続されている。
On the other hand, of the two output transistors, the drain 24 of the output transistor (first output transistor) 2 is electrically connected to the bonding pad 6, the gate 23 is connected to the signal line of the internal circuit, and the source is connected. Two
1 is connected to the drain 44 of the output transistor (second output transistor) 4, the source 41 of the output transistor 4 is electrically connected to the bonding pad 8 provided for drawing out as an external terminal, and the gate 43 is an internal circuit. Wells 22 and 42 of the output transistors 2 and 4 are both connected to the signal line of the bonding pad 7
Electrically connected to.

【0088】この回路において、保護トランジスタ1の
寄生トランジスタの降伏電圧はBVcesであり、降伏
後のコレクタ電流もIcesであることは、先の実施例
と同様である。出力トランジスタ2及び4は、各々のソ
ースとウェル、即ち、ソース21とウェル22及びソー
ス41とウェル42が分離されているので、降伏電圧は
ともにBVceoであり、コレクタ電流はIceoであ
る。
In this circuit, the breakdown voltage of the parasitic transistor of the protection transistor 1 is BVces, and the collector current after breakdown is Ices as in the previous embodiment. Since the sources and wells of the output transistors 2 and 4, that is, the source 21 and the well 22 and the source 41 and the well 42, are isolated from each other, the breakdown voltage is BVceo and the collector current is Iceo.

【0089】ところで、出力回路側の降伏電圧は1段目
のトランジスタのドレイン24と、最終段(ここでは2
段目)のトランジスタのソース41間の降伏電圧である
から、この回路では出力を1段で構成したときの2倍に
なっている。
By the way, the breakdown voltage on the output circuit side is the drain 24 of the first stage transistor and the final stage (here, 2).
Since it is the breakdown voltage between the sources 41 of the transistors in the (stage), the output in this circuit is double that in the case where the output is configured in one stage.

【0090】この実施例は、出力回路側の段数をBVc
es<(BVceo′=BVceo×段数)に設定した
ものである。ボンディングパッド6に正極の静電気サー
ジが印加されると、BVces<BVceo′のため保
護トランジスタ1が先に降伏を起こす。サージ電流が保
護トランジスタ1のコレクタ電流Icesとして、出力
トランジスタ4のウェル42へ流れ込み、出力トランジ
スタ4の寄生pn接合ダイオードを介してソース41へ
最終的に流れ込む。
In this embodiment, the number of stages on the output circuit side is set to BVc.
It is set to es <(BVceo = BVceo × stage number). When a positive electrostatic surge is applied to the bonding pad 6, BVces <BVceo ′, so that the protection transistor 1 breaks down first. The surge current flows as the collector current Ices of the protection transistor 1 into the well 42 of the output transistor 4 and finally into the source 41 via the parasitic pn junction diode of the output transistor 4.

【0091】以上説明したように、この実施例の回路で
は、静電気サージ電流を出力トランジスタ2の寄生トラ
ンジスタのコレクタ電流Iceoとして流すことなく、
保護トランジスタ1の寄生トランジスタのコレクタ電流
Icesと、出力トランジスタ1の寄生pn接合のダイ
オード電流として、出力トランジスタ4のソースへ流す
ので良好な静電気破壊耐性が得られる。
As described above, in the circuit of this embodiment, the electrostatic surge current does not flow as the collector current Iceo of the parasitic transistor of the output transistor 2,
Since the collector current Ices of the parasitic transistor of the protection transistor 1 and the diode current of the parasitic pn junction of the output transistor 1 are made to flow to the source of the output transistor 4, good electrostatic breakdown resistance can be obtained.

【0092】特に、この実施例は、単一ウェルを用いる
製造プロセスにおいて、製造工程の追加を伴わず、回路
設計だけで実現できるというメリットがある。
In particular, this embodiment has an advantage that it can be realized only by circuit design in a manufacturing process using a single well without adding manufacturing steps.

【0093】図5は本発明の第5実施例を示す半導体装
置の構成図である。なお、上記実施例と同じ部分につい
ては、同じ番号を付してその説明は省略する。
FIG. 5 is a block diagram of a semiconductor device showing a fifth embodiment of the present invention. The same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0094】この実施例は第4実施例を発展させたもの
で、ドレイン側から見て最終段の出力トランジスタ(第
2の出力トランジスタ)4のソース41とウェル42の
間に保護トランジスタ(第2の保護トランジスタ)3を
付加し、保護トランジスタ(第1の保護トランジスタ)
1と保護トランジスタ3で保護回路を構成する。
This embodiment is a development of the fourth embodiment, and a protection transistor (second transistor) is provided between the source 41 and the well 42 of the output transistor (second output transistor) 4 at the final stage as seen from the drain side. Protection transistor) 3 is added, and the protection transistor (first protection transistor) is added.
1 and the protection transistor 3 form a protection circuit.

【0095】保護トランジスタ3のソース31、ウェル
32及びゲート33は、出力トランジスタ(第2の出力
トランジスタ)4のウェル42に接続され、ドレイン3
4が出力トランジスタ4のソース41に接続される。ド
レイン34側から見て最初の出力トランジスタ2から最
終段の出力トランジスタ4まで全体の降伏電圧BVce
oと保護トランジスタ1の降伏電圧BVcesと保護ト
ランジスタ3の閾値電圧Vthが、BVceo>BVc
es+Vthの関係を満たすように出力トランジスタの
段数を設定する。
The source 31, the well 32 and the gate 33 of the protection transistor 3 are connected to the well 42 of the output transistor (second output transistor) 4 and the drain 3
4 is connected to the source 41 of the output transistor 4. The entire breakdown voltage BVce from the first output transistor 2 to the final output transistor 4 when viewed from the drain 34 side.
o and the breakdown voltage BVces of the protection transistor 1 and the threshold voltage Vth of the protection transistor 3 are BVceo> BVc
The number of output transistor stages is set so as to satisfy the relationship of es + Vth.

【0096】この実施例は、第4実施例に新たに保護ト
ランジスタ3が付け加えられる。即ち、図5において、
保護トランジスタ3のドレイン34を出力トランジスタ
4のソース41へ電気的に接続し、保護トランジスタ3
のソース31とウェル32及びゲート33は、出力トラ
ンジスタ2及び4のウェル22及び42と共通のノード
に接続される。このように接続することによって、保護
トランジスタ1と保護トランジスタ3で保護回路を構成
する。
In this embodiment, a protection transistor 3 is newly added to the fourth embodiment. That is, in FIG.
The drain 34 of the protection transistor 3 is electrically connected to the source 41 of the output transistor 4,
Source 31, well 32, and gate 33 are connected to a common node with wells 22 and 42 of output transistors 2 and 4. With such connection, the protection transistor 1 and the protection transistor 3 form a protection circuit.

【0097】この実施例においては、保護トランジスタ
1の降伏電圧BVcesと、出力トランジスタ2及び4
のトータルの降伏電圧BVceo′、更に保護トランジ
スタ3の閾値電圧Vthとの関係が、BVces+Vt
h<BVceo′となっている。この保護回路の効果は
第2の実施例と同様で、保護トランジスタ3に接続され
ることによって、コレクタ電流Icesは、出力トラン
ジスタ4のウェル42へ流れ込むよりも、むしろ保護ト
ランジスタ3のソース31へ流れ込む。
In this embodiment, the breakdown voltage BVces of the protection transistor 1 and the output transistors 2 and 4 are set.
Of the total breakdown voltage BVceo ′ and the threshold voltage Vth of the protection transistor 3 is BVces + Vt.
h <BVceo '. The effect of this protection circuit is similar to that of the second embodiment, and by being connected to the protection transistor 3, the collector current Ices flows into the source 31 of the protection transistor 3 rather than into the well 42 of the output transistor 4. .

【0098】保護トランジスタ3のソース31とウェル
32及びゲート33は共通接続されているので、正極の
閾値電圧でオン状態となり、ソース31とドレイン34
間にチャネル電流が流れるからである。保護トランジス
タ1から流れてきた正極のコレクタ電流は、保護トラン
ジスタ3をオンさせ、チャネル電流として、サージ電流
を出力トランジスタ4のソース41へ流し込むことがで
きる。
Since the source 31, the well 32 and the gate 33 of the protection transistor 3 are commonly connected, the source 31 and the drain 34 are turned on by the positive threshold voltage.
This is because the channel current flows between them. The positive collector current flowing from the protection transistor 1 turns on the protection transistor 3 and a surge current can flow into the source 41 of the output transistor 4 as a channel current.

【0099】以上説明したように、この実施例の回路で
は、静電気サージ電流を出力トランジスタ2の寄生トラ
ンジスタのコレクタ電流Iceoとして流すことなく、
保護トランジスタ1の寄生トランジスタのコレクタ電流
Icesと、保護トランジスタ3のチャネル電流として
出力トランジスタのソースへ流すので、良好な静電気破
壊耐性が得られる。
As described above, in the circuit of this embodiment, the electrostatic surge current does not flow as the collector current Iceo of the parasitic transistor of the output transistor 2,
Since the collector current Ices of the parasitic transistor of the protection transistor 1 and the channel current of the protection transistor 3 flow to the source of the output transistor, good electrostatic breakdown resistance can be obtained.

【0100】特に、この実施例は、第4実施例で用いた
出力トランジスタ4の寄生pn接合ダイオードの効果
を、保護トランジスタ3で置き換えたので、出力トラン
ジスタ4のpn接合ダイオードの特性の影響を受けるこ
とがなくなり、寄生pn接合ダイオードを増やすため
に、パターン面積の小さな出力トランジスタでも十分な
回路特性が得られている時に、敢えて出力トランジスタ
面積を増大させるといったパターン面積的なデメリット
を解消することができる。
Particularly, in this embodiment, since the effect of the parasitic pn junction diode of the output transistor 4 used in the fourth embodiment is replaced by the protection transistor 3, it is affected by the characteristics of the pn junction diode of the output transistor 4. In order to increase the number of parasitic pn junction diodes, it is possible to eliminate the pattern area demerit that the output transistor area is intentionally increased when sufficient circuit characteristics are obtained even with an output transistor having a small pattern area. .

【0101】図6は本発明の第6実施例を示す半導体装
置の構成図である。なお、上記実施例と同じ部分につい
ては、同じ番号を付してその説明は省略する。
FIG. 6 is a block diagram of a semiconductor device showing a sixth embodiment of the present invention. The same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0102】この実施例は、第4実施例又は第5実施例
を発展させたもので、2段以上で構成された出力回路側
の各出力トランジスタ2,4の全てのゲート23,43
を共通の信号線9に接続する。
This embodiment is a development of the fourth embodiment or the fifth embodiment, and all the gates 23 and 43 of the output transistors 2 and 4 on the output circuit side which are composed of two or more stages.
Are connected to a common signal line 9.

【0103】この実施例は、図6に示すように、第4実
施例又は第5実施例における出力トランジスタ(第1の
出力トランジスタ)2及び出力トランジスタ(第2の出
力トランジスタ)4のゲートが、内部からの共通の信号
線9に電気的に接続される。2段以上で構成された出力
トランジスタを、一つの制御信号でコントロールできる
ので、制御回路を簡略化できる効果がある。
In this embodiment, as shown in FIG. 6, the gates of the output transistor (first output transistor) 2 and the output transistor (second output transistor) 4 in the fourth or fifth embodiment are It is electrically connected to the common signal line 9 from the inside. Since the output transistor composed of two or more stages can be controlled by one control signal, there is an effect that the control circuit can be simplified.

【0104】図7は本発明の第7実施例を示す半導体装
置の構成図である。なお、上記実施例と同じ部分につい
ては、同じ番号を付してその説明は省略する。
FIG. 7 is a block diagram of a semiconductor device showing a seventh embodiment of the present invention. The same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0105】この実施例は、第4実施例又は第5実施例
を発展させたもので、2段以上で構成された出力回路側
の各出力トランジスタ2,4の内、ドレイン24,44
側から見て最初の出力トランジスタ2を除き、2段目か
ら最終段までの全てのトランジスタのゲートを、トラン
ジスタが常時オン状態となるゲートレベルを供給する共
通の信号線に接続する。
This embodiment is a development of the fourth embodiment or the fifth embodiment, and the drains 24 and 44 of the output transistors 2 and 4 on the output circuit side which are composed of two or more stages are provided.
The gates of all the transistors from the second stage to the final stage except the first output transistor 2 when viewed from the side are connected to a common signal line that supplies a gate level at which the transistors are always on.

【0106】この実施例は、図7に示すように、第4実
施例又は第5実施例における出力トランジスタ2及び4
のゲートの内、初段のゲートを除いた全てのゲート(こ
の例では出力トランジスタ4のゲート43)を、トラン
ジスタが常時オン状態となるゲートレベルを供給する共
通の信号線10に電気的に接続する。初段のみをスイッ
チとして使用し、2段目以降はオン状態なので、初段の
ソースに常時所定の電圧レベルが供給されるため、信号
の伝達遅延を低減できる効果がある。また、1つの制御
信号でオン状態にコントロールしているので、制御回路
も簡単である。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the output transistors 2 and 4 in the fourth or fifth embodiment are used.
Of all the gates except the first-stage gate (gate 43 of the output transistor 4 in this example) are electrically connected to a common signal line 10 that supplies a gate level at which the transistors are always on. . Since only the first stage is used as a switch and the second and subsequent stages are in the ON state, a predetermined voltage level is always supplied to the source of the first stage, which has the effect of reducing the signal transmission delay. Further, since the control signal is controlled to the ON state by one control signal, the control circuit is simple.

【0107】図8は本発明の第8実施例を示す半導体装
置の構成図である。なお、上記実施例と同じ部分につい
ては、同じ番号を付してその説明は省略する。
FIG. 8 is a block diagram of a semiconductor device showing an eighth embodiment of the present invention. The same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0108】この実施例は、第4実施例から第7実施例
までの4つの実施例を発展させたもので、2段以上で構
成された出力回路側の各出力トランジスタ2,4が形成
されるウェル22,42を全て分離して形成する。
This embodiment is an extension of the four embodiments from the fourth embodiment to the seventh embodiment, in which the output transistors 2 and 4 on the output circuit side each having two or more stages are formed. All wells 22 and 42 are formed separately.

【0109】この実施例は、図8に示すように、第4実
施例から第7実施例の4つの実施例における、出力回路
側の2段以上のトランジスタを形成するために、基板上
に設けられるウェル領域をトランジスタ毎に分離して作
製する。このウェルを分離する効果について2段の出力
トランジスタの例で説明する。
As shown in FIG. 8, this embodiment is provided on a substrate in order to form two or more stages of transistors on the output circuit side in the four embodiments of the fourth to seventh embodiments. The well region to be formed is separated for each transistor. The effect of separating the well will be described with an example of a two-stage output transistor.

【0110】出力トランジスタ2のドレイン24はボン
ディングパッド6に接続され、ソース21は出力トラン
ジスタ4のドレイン44に接続され、出力トランジスタ
4のソース41はボンディングパッド8に接続されてお
り、各々のトランジスタを形成するために基板上に設け
られたウェルは分離されている。
The drain 24 of the output transistor 2 is connected to the bonding pad 6, the source 21 is connected to the drain 44 of the output transistor 4, and the source 41 of the output transistor 4 is connected to the bonding pad 8. The wells provided on the substrate for forming are separated.

【0111】出力トランジスタ2及び4のウェル22,
42が分離されると、出力回路側の断面構造は図9に示
すようになり、各々の出力トランジスタに寄生バイポー
ラトランジスタQ2とQ4が形成される。ここで、Q2
は出力トランジスタ2のドレイン24がコレクタ、ソー
ス21がエミッタ、ウェル22がベースとなり、Q4は
出力トランジスタ4のドレイン44がコレクタ、ソース
41がエミッタ、ウェル42がベースとなる。寄生バイ
ポーラトランジスタQ2とQ4の降伏電圧はともにBV
ceoであり、出力を1段で構成した時の2倍になる。
The wells 22 of the output transistors 2 and 4,
When 42 is separated, the sectional structure on the output circuit side becomes as shown in FIG. 9, and parasitic bipolar transistors Q2 and Q4 are formed in each output transistor. Where Q2
The drain 24 of the output transistor 2 serves as the collector, the source 21 serves as the emitter, and the well 22 serves as the base. For Q4, the drain 44 of the output transistor 4 serves as the collector, the source 41 serves as the emitter, and the well 42 serves as the base. The breakdown voltages of the parasitic bipolar transistors Q2 and Q4 are both BV
ceo, which is twice as large as when the output is composed of one stage.

【0112】一方、出力トランジスタ2及び4のウェル
22,42が分離されていない場合、出力回路側の断面
構造は図10に示すようになり、各々の出力トランジス
タ2,4に寄生するバイポーラトランジスタQ2とQ4
に加えてバイポーラトランジスタQ5も形成される。こ
こで、寄生バイポーラトランジスタQ2とQ4はウェル
が分離された場合と同様であるが、寄生バイポーラトラ
ンジスタQ5は出力トランジスタ2のドレイン24をコ
レクタ、ウェル22とウェル42を共通のベースとし、
出力トランジスタ4のソース41をエミッタとする寄生
バイポーラトランジスタである。
On the other hand, when the wells 22 and 42 of the output transistors 2 and 4 are not separated, the sectional structure on the output circuit side is as shown in FIG. 10, and the bipolar transistor Q2 parasitic on the output transistors 2 and 4 is formed. And Q4
In addition, a bipolar transistor Q5 is also formed. Here, the parasitic bipolar transistors Q2 and Q4 are the same as in the case where the wells are separated, but the parasitic bipolar transistor Q5 has the drain 24 of the output transistor 2 as the collector and the well 22 and the well 42 as a common base.
It is a parasitic bipolar transistor having the source 41 of the output transistor 4 as an emitter.

【0113】寄生バイポーラトランジスタQ2,Q4及
びQ5の降伏電圧はともにBVceoであり、出力トラ
ンジスタを2段にする効果を十分に発揮させるために
は、寄生バイポーラトランジスタQ5の効果を抑えなけ
ればならず、そのため、寄生バイポーラトランジスタQ
2とQ4、即ち、出力トランジスタ2と4の設置間隔を
広げるなどの配慮が必要となる。
The breakdown voltages of the parasitic bipolar transistors Q2, Q4 and Q5 are both BVceo, and the effect of the parasitic bipolar transistor Q5 must be suppressed in order to fully exert the effect of making the output transistor into two stages. Therefore, the parasitic bipolar transistor Q
2 and Q4, that is, the installation interval between the output transistors 2 and 4 must be widened.

【0114】この実施例は、出力トランジスタが形成さ
れるウェルを分離したので、以上説明したようなレイア
ウト上の問題を解決することができ、本発明の効果的な
回路を実現できる。
In this embodiment, since the well in which the output transistor is formed is separated, the layout problem as described above can be solved and the effective circuit of the present invention can be realized.

【0115】特に、本発明はウェルを分離するだけなの
で、製造工程の追加を伴わず、回路設計だけで実現でき
るというメリットがある。
In particular, since the present invention only separates wells, it has an advantage that it can be realized only by circuit design without adding manufacturing steps.

【0116】図11は本発明の第9実施例を示す半導体
装置の構成図である。なお、上記実施例と同じ部分につ
いては、同じ番号を付してその説明は省略する。
FIG. 11 is a block diagram of a semiconductor device showing a ninth embodiment of the present invention. The same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0117】この実施例は、第5実施例から第8実施例
までの4つの実施例を発展させたもので、2段以上で構
成された出力回路側の出力トランジスタ2,4が形成さ
れるウェル22,24に抵抗25,45を付加する。
This embodiment is a development of four embodiments from the fifth embodiment to the eighth embodiment, and the output transistors 2 and 4 on the output circuit side which are constituted by two or more stages are formed. Resistors 25 and 45 are added to the wells 22 and 24.

【0118】この実施例は、第8実施例を用いた第5実
施例から第7実施例において、出力トランジスタ2及び
4がそれぞれ形成されているウェル22と42に抵抗2
5と45を各々付加する。
This embodiment differs from the fifth to seventh embodiments using the eighth embodiment in that the resistors 2 are formed in the wells 22 and 42 in which the output transistors 2 and 4 are formed, respectively.
Add 5 and 45 respectively.

【0119】すなわち、図11において、保護トランジ
スタ1のソース11とウェル12及びゲート13が接続
されるノードと、出力トランジスタ2及び4のウェル2
2と42がそれぞれ抵抗25及び45を介して接続され
る。
That is, in FIG. 11, the source 11 of the protection transistor 1, the node to which the well 12 and the gate 13 are connected, and the well 2 of the output transistors 2 and 4 are connected.
2 and 42 are connected via resistors 25 and 45, respectively.

【0120】この抵抗25及び45を直列接続すること
は、第8実施例において、保護トランジスタのコレクタ
電流Icesとして流れ込んだサージ電流が、出力トラ
ンジスタ2及び4のウェル22と42へ流れ込み、さら
に寄生pn接合の順方向電流、すなわち、図11におけ
る寄生バイポーラトランジスタQ2及びQ4のベース電
流として流れ込むのを抑制する。寄生バイポーラトラン
ジスタQ2及びQ4にベース電流が流れて、ともにオン
すると、出力トランジスタ2のドレイン24から出力ト
ランジスタ4のソース41へかけて貫通電流が流れる。
この電流が出力トランジスタを破壊することになる。
By connecting the resistors 25 and 45 in series, the surge current flowing as the collector current Ices of the protection transistor in the eighth embodiment flows into the wells 22 and 42 of the output transistors 2 and 4, and the parasitic pn is further added. The forward current of the junction, that is, the base current of the parasitic bipolar transistors Q2 and Q4 in FIG. 11 is suppressed. When a base current flows through the parasitic bipolar transistors Q2 and Q4 and both are turned on, a through current flows from the drain 24 of the output transistor 2 to the source 41 of the output transistor 4.
This current will destroy the output transistor.

【0121】抵抗25及び45を直列接続することによ
って、保護トランジスタのコレクタ電流Icesとして
流れ込んだサージ電流が、出力トランジスタ2及び4の
ウェル22と42へ流れ込む効果を抑え、保護トランジ
スタ3のソース31へ流れ込む効果を高めることができ
る。したがって、第8の実施例単独の場合よりも一層、
保護効果を高めることができる。
By connecting the resistors 25 and 45 in series, it is possible to suppress the effect that the surge current flowing as the collector current Ices of the protection transistor flows into the wells 22 and 42 of the output transistors 2 and 4, and to the source 31 of the protection transistor 3. The effect of flowing can be enhanced. Therefore, as compared with the case of the eighth embodiment alone,
The protective effect can be enhanced.

【0122】なお、この実施例は抵抗25及び45が大
きい程効果も大きいので、元々抵抗率が高いウェル抵抗
をそのまま使用することができるので、抵抗を付加する
ために出力トランジスタの占有面積が増大するといった
パターン面積的なデメリットがない。
In this embodiment, the larger the resistances 25 and 45 are, the larger the effect is. Therefore, the well resistance having originally high resistivity can be used as it is. Therefore, the area occupied by the output transistor is increased to add the resistance. There is no disadvantage in terms of pattern area.

【0123】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.

【0124】[0124]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
As described in detail above, according to the present invention, the following effects can be achieved.

【0125】(1)請求項1記載の発明によれば、多レ
ベル出力回路を搭載した半導体装置の静電気保護回路に
おいて、出力トランジスタのベース開放状態時降伏電圧
BVceoよりも、前記保護トランジスタ側のベースエ
ミッタ間短絡時降伏電圧BVcesを低下させ、静電気
サージに対して前記保護トランジスタ側を先に降伏さ
せ、前記出力トランジスタを保護するようにすることが
できる。
(1) According to the first aspect of the invention, in the electrostatic protection circuit of a semiconductor device having a multi-level output circuit mounted therein, the base of the output side of the protection transistor is higher than the breakdown voltage BVceo of the output transistor in the open state. It is possible to reduce the breakdown voltage BVces at the time of short-circuiting between the emitters, and to breakdown the protection transistor side first against an electrostatic surge to protect the output transistor.

【0126】()請求項記載の発明によれば、保護
トランジスタのウェル濃度を濃くして降伏電圧を下げ、
出力トランジスタのウェル濃度は薄くして降伏電圧を上
げることによって、BVces<BVceoとなるよう
に構成したので、静電気サージ電流を出力トランジスタ
の寄生トランジスタのコレクタ電流Iceoとして流す
ことなく、保護トランジスタの寄生トランジスタのコレ
クタ電流Icesと出力トランジスタの寄生pn接合の
ダイオード電流として出力トランジスタのソースへ流す
ことができるので、良好な静電気破壊耐性を得ることが
できる。
( 2 ) According to the second aspect of the invention, the well concentration of the protection transistor is increased to lower the breakdown voltage,
Since the well concentration of the output transistor is made thin and the breakdown voltage is increased so that BVces <BVceo, the electrostatic surge current does not flow as the collector current Iceo of the parasitic transistor of the output transistor, and the parasitic transistor of the protection transistor does not flow. Since the collector current Ices and the diode current of the parasitic pn junction of the output transistor can be made to flow to the source of the output transistor, good electrostatic breakdown resistance can be obtained.

【0127】特に、濃度が異なる2種類以上のウェルを
用いる製造プロセスにおいては、製造工程を追加する必
要がなく、ウェル濃度の設定条件を変更するだけで実現
できるという利点がある。
In particular, in a manufacturing process using two or more kinds of wells having different concentrations, there is an advantage that it is possible to realize it by only changing the setting condition of the well concentration without adding a manufacturing step.

【0128】()請求項記載の発明によれば、上記
(1)記載の発明に新たに第2の保護トランジスタを付
け加えるようにしたので、静電気サージ電流を出力トラ
ンジスタの寄生トランジスタのコレクタ電流Iceoと
して流すことなく、第1の保護トランジスタの寄生トラ
ンジスタのコレクタ電流Icesと、第2の保護トラン
ジスタのチャネル電流として出力トランジスタのソース
へ流すことができるので、良好な静電気破壊耐性が得ら
れる。
( 3 ) According to the invention described in claim 3 , since the second protection transistor is newly added to the invention described in (1) above, the electrostatic surge current is changed to the collector current of the parasitic transistor of the output transistor. Since the collector current Ices of the parasitic transistor of the first protection transistor and the channel current of the second protection transistor can be supplied to the source of the output transistor without flowing as Iceo, good electrostatic breakdown resistance can be obtained.

【0129】特に、上記(1)記載の発明の出力トラン
ジスタの寄生pn接合ダイオードの効果を、第2の保護
トランジスタで置き換えたので、出力トランジスタのp
n接合ダイオードの特性の影響を受けることがなくな
り、保護トランジスタと出力トランジスタのウェル濃度
の設定条件を幅広く変更できるという利点がある。ま
た、寄生pn接合ダイオードを増やすために、パターン
面積の小さな出力トランジスタでも十分な回路特性が得
られている時に、敢えて出力トランジスタ面積を増大さ
せるといったパターン面積的なデメリットも解消するこ
とができる。
Particularly, since the effect of the parasitic pn junction diode of the output transistor of the invention described in (1) above is replaced by the second protection transistor, the p of the output transistor is reduced.
There is an advantage that it is not affected by the characteristics of the n-junction diode and the setting conditions of the well concentration of the protection transistor and the output transistor can be widely changed. Further, in order to increase the number of parasitic pn junction diodes, it is possible to eliminate the disadvantage of the pattern area such that the output transistor area is intentionally increased when sufficient circuit characteristics are obtained even with an output transistor having a small pattern area.

【0130】(4)請求項4記載の発明によれば、上記
(1)、(2)又は(3)記載の発明における出力トラ
ンジスタが形成されるウェルに抵抗を新たに付け加える
ようにした、例えば、第1の保護トランジスタのソース
とウェル及びゲートが接続されるノードと、出力トラン
ジスタのウェルが抵抗を介して接続されるようにした。
この抵抗を直列接続することによって、第1の保護トラ
ンジスタのコレクタ電流Icesとして流れ込んだサー
ジ電流が、出力トランジスタのウェルへ流れ込む効果を
抑え、第2の保護トランジスタのソースへ流れ込む効果
を高めることができる。
(4) According to the invention described in claim 4, a resistor is newly added to the well in which the output transistor in the invention described in (1), (2) or (3) is formed. The node of the source of the first protection transistor, the well and the gate of which are connected to each other, and the well of the output transistor are connected to each other via a resistor.
By connecting these resistors in series, it is possible to suppress the effect of the surge current flowing as the collector current Ices of the first protection transistor flowing into the well of the output transistor and enhance the effect of flowing into the source of the second protection transistor. .

【0131】したがって、上記(1)、(2)又は
(3)記載の発明よりも一層、保護トランジスタと出力
トランジスタのウェル濃度の設定条件を幅広く変更でき
るようになる。
Therefore, the setting conditions of the well density of the protection transistor and the output transistor can be changed more widely than in the invention described in (1), (2) or (3) above.

【0132】(5)請求項5記載の発明によれば、保護
回路側を1段のトランジスタで形成し、出力回路側を2
段以上のトランジスタで構成するようにしたので、静電
気サージ電流を第1の出力トランジスタの寄生トランジ
スタのコレクタ電流Iceoとして流すことなく、保護
トランジスタの寄生トランジスタのコレクタ電流Ice
sと出力トランジスタの寄生pn接合のダイオード電流
として出力トランジスタのソースへ流すので良好な静電
気破壊耐性が得られる。
(5) According to the invention described in claim 5, the protection circuit side is formed by one-stage transistor and the output circuit side is formed by two transistors.
Since the transistors are formed in more than one stage, the electrostatic surge current does not flow as the collector current Iceo of the parasitic transistor of the first output transistor, and the collector current Ice of the parasitic transistor of the protection transistor does not flow.
Since a diode current of the parasitic pn junction between s and the output transistor is passed to the source of the output transistor, excellent electrostatic breakdown resistance can be obtained.

【0133】特に、単一ウェルを用いる製造プロセスに
おいて、製造工程の追加をともなわず、回路設計だけで
実現できるという利点がある。
Particularly, in a manufacturing process using a single well, there is an advantage that it can be realized only by circuit design without adding manufacturing steps.

【0134】(6)請求項6記載の発明によれば、上記
)記載の発明に新たに第2の保護トランジスタが付
け加えられる。即ち、第2の保護トランジスタのドレイ
ンを第2の出力トランジスタのソースへ電気的に接続
し、第2の保護トランジスタのソースとウェル及びゲー
トは、第1及び第2出力トランジスタのウェルと共通の
ノードに接続される。このように接続することによっ
て、第1の保護トランジスタと第2の保護トランジスタ
で保護回路を構成する。
(6) According to the invention described in claim 6, a second protection transistor is newly added to the invention described in ( 3 ) above. That is, the drain of the second protection transistor is electrically connected to the source of the second output transistor, and the source, the well, and the gate of the second protection transistor have a common node with the wells of the first and second output transistors. Connected to. By connecting in this way, a protection circuit is constituted by the first protection transistor and the second protection transistor.

【0135】したがって、静電気サージ電流を第1の出
力トランジスタの寄生トランジスタのコレクタ電流Ic
eoとして流すことなく、第1の保護トランジスタの寄
生トランジスタのコレクタ電流Icesと、第2の保護
トランジスタのチャネル電流として出力トランジスタの
ソースへ流すので、良好な静電気破壊耐性が得られる。
Therefore, the electrostatic surge current is converted into the collector current Ic of the parasitic transistor of the first output transistor.
Since the collector current Ices of the parasitic transistor of the first protection transistor and the channel current of the second protection transistor are passed to the source of the output transistor without flowing as eo, excellent electrostatic breakdown resistance can be obtained.

【0136】特に、上記(4)記載の発明の第2の出力
トランジスタの寄生pn接合ダイオードの効果を第2の
保護トランジスタで置き換えたので、第2の出力トラン
ジスタのpn接合ダイオードの特性の影響を受けること
がなくなり、寄生pn接合ダイオードを増やすために、
パターン面積の小さな出力トランジスタでも十分な回路
特性が得られている時に、敢えて出力トランジスタ面積
を増大させるといったパターン面積的なデメリットを解
消することができる。
In particular, since the effect of the parasitic pn junction diode of the second output transistor of the invention described in (4) above is replaced by the second protection transistor, the effect of the characteristics of the pn junction diode of the second output transistor is reduced. To increase the number of parasitic pn junction diodes
When sufficient circuit characteristics are obtained even with an output transistor having a small pattern area, it is possible to eliminate the disadvantage of the pattern area such that the output transistor area is intentionally increased.

【0137】(7)請求項7記載の発明によれば、上記
(5)又は(6)記載の発明における前記2段以上のト
ランジスタで構成された出力回路側の各トランジスタの
ゲートが共通の信号線に電気的に接続され、2段以上で
構成された出力トランジスタを一つの制御信号でコント
ロールできるので、制御回路を簡略化できる。
(7) According to the invention described in claim 7, the gate of each transistor on the output circuit side, which is composed of the two or more stages of transistors in the invention described in (5) or (6), has a common signal. Since the output transistor which is electrically connected to the line and has two or more stages can be controlled by one control signal, the control circuit can be simplified.

【0138】(8)請求項8記載の発明によれば、上記
(5)又は上記(6)記載の発明における前記2段以上
のトランジスタで構成された出力回路側のトランジスタ
の内、ドレイン側から見て最初のトランジスタを除き、
2段目から最終段までのトランジスタのゲートを、トラ
ンジスタが常時オン状態となるゲートレベルを供給する
共通の信号線に電気的に接続する。そして、初段のみを
スイッチとして使用し、2段目以降はオン状態なので、
初段のソースに常時所定の電圧レベルが供給されるた
め、信号の伝達遅延を低減できる。また、1つの制御信
号でオン状態にコントロールしているので、制御回路も
簡単である。
(8) According to the invention described in claim 8, from the drain side of the transistors on the output circuit side which are composed of the two or more stages of transistors in the invention described in (5) or (6) above. Except for the first transistor to look at,
The gates of the transistors from the second stage to the final stage are electrically connected to a common signal line that supplies a gate level at which the transistors are always on. And, since only the first stage is used as a switch and the second and subsequent stages are in the ON state,
Since the predetermined voltage level is always supplied to the source of the first stage, the signal transmission delay can be reduced. Further, since the control signal is controlled to the ON state by one control signal, the control circuit is simple.

【0139】(9)請求項9記載の発明によれば、上記
(5)、(6)、(7)又は(8)記載の4つの発明に
おける、出力回路側の2段以上のトランジスタを形成す
るために基板上に設けられるウェル領域をトランジスタ
毎に分離して作製する。このように、出力トランジスタ
が形成されるウェルを分離したので、レイアウトを容易
にすることができる。
(9) According to the invention of claim 9, in the four inventions of (5), (6), (7) or (8) above, two or more stages of transistors on the output circuit side are formed. In order to achieve this, the well region provided on the substrate is manufactured separately for each transistor. Since the well in which the output transistor is formed is separated in this way, the layout can be facilitated.

【0140】特に、本発明はウェルを分離するだけなの
で、製造工程の追加を伴わず、回路設計だけで実現でき
るという利点がある。
In particular, the present invention has an advantage that it can be realized only by circuit design without adding a manufacturing process, since it only separates wells.

【0141】(10)請求項10記載の発明によれば、
上記(9)に記載の発明において、前記出力回路側の2
段以上のトランジスタがそれぞれ形成されているウェル
に直列抵抗を各々付加する。
(10) According to the invention of claim 10,
In the invention described in (9) above, the output circuit side 2
A series resistance is added to each well in which transistors of more than two stages are formed.

【0142】したがって、保護トランジスタのコレクタ
電流Icesとして流れ込んだサージ電流が、第1の出
力トランジスタ及び第2の出力トランジスタのそれぞれ
のウェルへ流れ込み、さらに寄生pn接合の順方向電
流、すなわち、寄生バイポーラトランジスタQ2及びQ
4(図9参照)のベース電流として流れ込むのを抑制す
る。寄生バイポーラトランジスタQ2及びQ4にベース
電流が流れて、ともにオンすると、第1の出力トランジ
スタのドレインから第2の出力トランジスタのソースへ
かけて貫通電流が流れる。この電流が出力トランジスタ
を破壊することになる。それぞれに抵抗を直列接続する
ことによって、保護トランジスタのコレクタ電流Ice
sとして流れ込んだサージ電流が、第1の出力トランジ
スタ及び第2の出力トランジスタのウェルへ流れ込む効
果を抑え、第2の保護トランジスタのソースへ流れ込む
効果を高めることができる。したがって、上記(9)記
載の発明の単独の場合よりも一層、保護効果を高めるこ
とができる。
Therefore, the surge current flowing as the collector current Ices of the protection transistor flows into the wells of the first output transistor and the second output transistor, and the forward current of the parasitic pn junction, that is, the parasitic bipolar transistor. Q2 and Q
4 (see FIG. 9) as a base current. When a base current flows through the parasitic bipolar transistors Q2 and Q4 and both are turned on, a through current flows from the drain of the first output transistor to the source of the second output transistor. This current will destroy the output transistor. By connecting a resistor in series with each, the collector current Ice of the protection transistor is
It is possible to suppress the effect that the surge current flowing as s flows into the wells of the first output transistor and the second output transistor, and enhance the effect of flowing into the source of the second protection transistor. Therefore, the protective effect can be further enhanced as compared with the case of the invention described in (9) alone.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す半導体装置の構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例を示す半導体装置の構成図
である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a semiconductor device showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例を示す半導体装置の構成図
である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a semiconductor device showing a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4実施例を示す半導体装置の構成図
である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a semiconductor device showing a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5実施例を示す半導体装置の構成図
である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a semiconductor device showing a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6実施例を示す半導体装置の構成図
である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a semiconductor device showing a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第7実施例を示す半導体装置の構成図
である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a semiconductor device showing a seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第8実施例を示す半導体装置の構成図
である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a semiconductor device showing an eighth embodiment of the present invention.

【図9】ウェル(基板)を分離した時の出力トランジス
タの寄生バイポーラトランジスタの構造を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a structure of a parasitic bipolar transistor of an output transistor when a well (substrate) is separated.

【図10】ウェル(基板)を分離していない時の出力ト
ランジスタの寄生バイポーラトランジスタの構造を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram showing a structure of a parasitic bipolar transistor of an output transistor when a well (substrate) is not separated.

【図11】本発明の第9実施例を示す半導体装置の構成
図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of a semiconductor device showing a ninth embodiment of the present invention.

【図12】従来の単一レベルのNMOS出力回路を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram showing a conventional single-level NMOS output circuit.

【図13】従来の多レベルのNMOS出力回路を示す図
である。
FIG. 13 is a diagram showing a conventional multi-level NMOS output circuit.

【図14】従来のベースオープンとエミッタ−ベース間
ショートの各条件におけるnpnバイポーラトランジス
タのコレクタ電圧とコレクタ電流の関係を模式的に表し
た図である。
FIG. 14 is a diagram schematically showing a relation between a collector voltage and a collector current of an npn bipolar transistor under each condition of a conventional base open and an emitter-base short circuit.

【図15】従来のNMOSを有する保護回路図である。FIG. 15 is a protection circuit diagram having a conventional NMOS.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 保護トランジスタ(NMOS) 2 出力トランジスタ(NMOS) 3 保護トランジスタ(第2の保護トランジスタ) 4 出力トランジスタ(第2の出力トランジスタ) 6 ボンディングパッド(外部端子) 7 ボンディングパッド(ウェル・基板) 8 ボンディングパッド(ソース) 9,10 信号線 11,21,31,41 ソース 12,22,32,42 ウェル 13,23,33,43 ゲート 14,24,34,44 ドレイン 25,45 抵抗 1 Protection transistor (NMOS) 2 output transistors (NMOS) 3 Protection transistor (second protection transistor) 4 output transistor (second output transistor) 6 Bonding pad (external terminal) 7 Bonding pad (well / substrate) 8 Bonding pad (source) 9,10 signal line 11,21,31,41 Source 12, 22, 32, 42 wells 13,23,33,43 gates 14,24,34,44 drain 25,45 resistance

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−109991(JP,A) 特開 平2−77153(JP,A) 特開 平3−148866(JP,A) 特開 昭57−204162(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/085 - 27/092 H01L 21/8234 - 21/8238 H01L 27/04 H01L 29/72 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-5-109991 (JP, A) JP-A-2-77153 (JP, A) JP-A-3-148866 (JP, A) JP-A-57-204162 (JP , A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/085-27/092 H01L 21/8234-21/8238 H01L 27/04 H01L 29/72

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板又はウェルへの供給電位とソースへ
の供給電位が異なる出力トランジスタを出力回路に有す
る半導体装置に、基板又はウェルとソースが同一ノード
に接続された保護トランジスタとを有する半導体装置の
保護回路において、 前記出力トランジスタのベース開放状態時降伏電圧BV
ceoよりも前記保護トランジスタ側のベースエミッタ
間短絡時降伏電圧BVcesを低下させ、静電気サージ
に対して前記保護トランジスタ側を先に降伏させ、前記
出力トランジスタを保護するようにしたことを特徴とす
る半導体装置の保護回路。
1. A semiconductor device having, in an output circuit, an output transistor in which a potential supplied to a substrate or a well is different from a potential supplied to a source, and a semiconductor device having a protection transistor in which the substrate and the well are connected to the same node. Of the output transistor, the breakdown voltage BV when the base of the output transistor is open.
A semiconductor characterized in that the breakdown voltage BVces at the time of short-circuiting between the base and the emitter on the protection transistor side is lower than that on ceo, and the protection transistor side is broken down first against an electrostatic surge to protect the output transistor. Device protection circuit.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の保護回路に
おいて、前記保護トランジスタのウェル濃度を濃くし、
前記出力トランジスタのウェル濃度を薄くするようにし
たことを特徴とする半導体装置の保護回路。
2. A protection circuit as claimed in claim 1 Symbol placement, darkening the well concentration of said protection transistor,
A protection circuit for a semiconductor device, wherein the well concentration of the output transistor is reduced.
【請求項3】 基板又はウェルへの供給電位とソースへ
の供給電位が異なる出力トランジスタを出力回路に有す
る半導体装置に、基板又はウェルとソースが同一ノード
に接続された第1の保護トランジスタと、前記出力トラ
ンジスタのソースとウェルの間に接続される第2の保護
トランジスタとを有する半導体装置の保護回路におい
て、 前記第2の保護トランジスタのソース、ウェル及びゲー
トは、前記出力トランジスタのウェルに接続するととも
に、前記第2の保護トランジスタのドレインを前記出力
トランジスタのソースへ接続し、前記第1の保護トラン
ジスタの降伏電圧と前記第2の保護トランジスタの閾値
電圧の和が前記出力トランジスタの降伏電圧よりも低く
なるようにし、前記保護回路を先に応答させるようにし
たことを特徴とする半導体装置の保護回路。
3. A semiconductor device having, in an output circuit, an output transistor having different supply potentials to a substrate or a well and a source, and a first protection transistor having the substrate or the well and the source connected to the same node . The output tiger
Second protection connected between the source of the transistor and the well
A protection circuit for a semiconductor device having a transistor , comprising: a source, a well, and a gate of the second protection transistor.
Is connected to the well of the output transistor
The drain of the second protection transistor to the output
Connect to the source of the transistor and connect the first protection transistor
The sum of the breakdown voltage and the threshold voltage of said second protection transistor of register is set lower than the breakdown voltage of the output transistor capacitor, a semiconductor device is characterized in that so as to respond to the protection circuit above Protection circuit.
【請求項4】 請求項3記載の半導体装置の保護回路に
おいて、前記出力トランジスタのウェルが抵抗を介して
前記第1の保護トランジスタのソースとウェル及びゲー
トが接続されるノードに接続されるようにしたことを特
徴とする半導体装置の保護回路。
4. The protection circuit for a semiconductor device according to claim 3 , wherein the well of the output transistor is connected through a resistor.
The source, the well and the gate of the first protection transistor.
A protection circuit for a semiconductor device, wherein the protection circuit is connected to a node to which the switch is connected.
【請求項5】 請求項1記載の半導体装置の保護回路に
おいて、保護回路側を1段のトランジスタで形成し、出
力回路側を2段以上のトランジスタで構成するようにし
たことを特徴とする半導体装置の保護回路。
5. The semiconductor device protection circuit according to claim 1, wherein the protection circuit side is formed of one-stage transistors, and the output circuit side is formed of two or more stages of transistors. Device protection circuit.
【請求項6】 請求項記載の半導体装置の保護回路に
おいて、保護回路側を2段のトランジスタで形成し、出
力回路側を2段以上のトランジスタで構成するようにし
たことを特徴とする半導体装置の保護回路。
6. The semiconductor device protection circuit according to claim 3 , wherein the protection circuit side is formed by two stages of transistors, and the output circuit side is formed by two or more stages of transistors. Device protection circuit.
【請求項7】 請求項5又は6記載の半導体装置の保護
回路において、前記2段以上のトランジスタで構成され
た出力回路側の各トランジスタのゲートを共通の信号線
に電気的に接続するようにしたことを特徴とする半導体
装置の保護回路。
7. The protection circuit for a semiconductor device according to claim 5, wherein the gates of the respective transistors on the output circuit side, which are composed of the two or more stages of transistors, are electrically connected to a common signal line. A semiconductor device protection circuit characterized by the above.
【請求項8】 請求項5又は6記載の半導体装置の保護
回路において、前記2段以上のトランジスタで構成され
た出力回路側のトランジスタの内、ドレイン側から見て
最初のトランジスタを除き、2段目から最終段までのト
ランジスタのゲートを、トランジスタが常時オン状態と
なるゲートレベルを供給する共通の信号線に電気的に接
続するようにしたことを特徴とする半導体装置の保護回
路。
8. The protection circuit for a semiconductor device according to claim 5, wherein among the transistors on the output circuit side formed of the transistors of two or more stages, two stages except the first transistor seen from the drain side are provided. A protection circuit for a semiconductor device, characterized in that the gates of the transistors from the eye to the final stage are electrically connected to a common signal line that supplies a gate level at which the transistors are always on.
【請求項9】 請求項5,6,7又は8記載の半導体装
置の保護回路において、前記出力回路側の2段以上のト
ランジスタを形成するために基板上に設けられるウェル
領域をトランジスタ毎に分離して作製することを特徴と
する半導体装置の保護回路。
9. A protection circuit for a semiconductor device according to claim 5, 6, 7 or 8, wherein a well region provided on a substrate for forming two or more stages of transistors on the output circuit side is separated for each transistor. A protection circuit for a semiconductor device, which is manufactured by
【請求項10】 請求項9記載の半導体装置の保護回路
において、前記出力回路側の2段以上のトランジスタが
それぞれ形成されているウェルに直列抵抗を各々付加す
るようにしたことを特徴とする半導体装置の保護回路。
10. The semiconductor device protection circuit according to claim 9, wherein a series resistance is added to each well in which two or more stages of transistors on the output circuit side are formed. Device protection circuit.
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