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JPH06101560B2 - Semiconductor device - Google Patents
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JPH06101560B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH06101560B2
JPH06101560B2 JP61033272A JP3327286A JPH06101560B2 JP H06101560 B2 JPH06101560 B2 JP H06101560B2 JP 61033272 A JP61033272 A JP 61033272A JP 3327286 A JP3327286 A JP 3327286A JP H06101560 B2 JPH06101560 B2 JP H06101560B2
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JP
Japan
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input
input protection
semiconductor device
mis type
field effect
Prior art date
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JP61033272A
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Inventor
威男 藤井
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D89/00Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
    • H10D89/60Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
    • H10D89/601Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs

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  • Amplifiers (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に関し、特に、高速動作に適した
MIS型半導体集積回路装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a semiconductor device suitable for high speed operation.
The present invention relates to an MIS type semiconductor integrated circuit device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

MIS型半導体集積回路装置において、最近の高速化の技
術動向は、顕著であり、これは、ゲート絶縁膜の薄膜化
に負うところが大きい。現在では、300Å程度の二酸化
シリコン膜をゲート絶縁膜として使用したMOSトランジ
スタもめずらしくなく、その結果、絶縁耐圧が低下し、
静電気や、雑音電圧に対して入力保護の技術が必須とな
っている。
In the MIS type semiconductor integrated circuit device, the recent technical trend of speeding up is remarkable, and it is largely due to the thinning of the gate insulating film. Nowadays, MOS transistors using a silicon dioxide film of about 300Å as a gate insulating film are not uncommon, and as a result, the withstand voltage decreases,
Input protection technology is essential against static electricity and noise voltage.

第2図に代表的な入力保護回路の一例を示す。MOSトラ
ンジスタQ3は、被保護トランジスタ、201は入力パッ
ド、202が入力保護回路部を示す。入力保護回路202は、
抵抗素子R1,R2,クランプ回路203より構成されることが
多い。クランプ回路としてMOSトランジスタQ4を用いた
実例を第3図に示す。MOSトランジスタQ4としては、厚
さ数千Åの二酸化シリコン膜をゲート絶縁膜として用
い、しきい値電圧20v前後のトランジスタを使用するこ
とが多い。実際のMOSICでは、フィールドの絶縁膜をゲ
ート絶縁膜として流用するが一般的である。
FIG. 2 shows an example of a typical input protection circuit. The MOS transistor Q 3 is a protected transistor, 201 is an input pad, and 202 is an input protection circuit section. The input protection circuit 202 is
It is often composed of resistance elements R 1 and R 2 and a clamp circuit 203. An example of using a MOS transistor Q 4 as a clamp circuit is shown in FIG. As the MOS transistor Q 4 , a silicon dioxide film having a thickness of several thousand Å is used as a gate insulating film, and a transistor having a threshold voltage of about 20 v is often used. In an actual MOSIC, it is common to use the field insulating film as the gate insulating film.

クランプ回路203,あるいは、MOSトランジスタQ4は動作
を開始するまでに時間遅れがあるのが普通で、入力パッ
ド201,301に、異常電圧が印加された際に、クランプ回
路が動作しないうちに異常電圧が被保護トランジスタ
Q3,Q5のゲート電極に到達し、破壊してしまうのを防止
するために抵抗素子R2が挿入されている。また、異常電
圧特に、静電気などは、数千ボルト以上の高電圧である
ことが多くクランプ回路が動作した場合、瞬時的に大電
流が流れ、クランプ回路や、入力パッド部のコンタクト
開口部が破壊することがあるため、電流制限用の抵抗素
子R1が挿入されている。
Normally, there is a time delay before the clamp circuit 203 or the MOS transistor Q 4 starts operating, and when an abnormal voltage is applied to the input pads 201 and 301, the abnormal voltage is generated before the clamp circuit operates. Protected transistor
A resistance element R 2 is inserted in order to prevent the gate electrode of Q 3 and Q 5 from reaching and being destroyed. In addition, abnormal voltage, especially static electricity, is often a high voltage of several thousand volts or more, and when the clamp circuit operates, a large current flows instantaneously, destroying the clamp circuit and the contact opening of the input pad. Therefore, the resistance element R 1 for current limiting is inserted.

これら入力保護回路は、占有面積を節約するため入力パ
ッドの周囲に配置されることが多く、保護特性の安定性
などの見地からレイアウトパターン的にも標準化され、
各入力パッドごとに同一の標準化パターンをパッド周辺
に配置するのが常識となっている。
These input protection circuits are often placed around the input pads to save the occupied area, and are standardized in terms of layout patterns from the viewpoint of stability of protection characteristics, etc.
It is common knowledge to arrange the same standardized pattern around each pad for each input pad.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら上述のごとく入力保護回路では、抵抗素子
は必要欠くべからざる要素であり、従来のように入力保
護回路をパッド周囲に配置したのでは、特性上好ましく
ない場合がある。
However, as described above, in the input protection circuit, the resistance element is a necessary and indispensable element, and the arrangement of the input protection circuit around the pad as in the conventional case may not be preferable in terms of characteristics.

第4図に従来のレイアウト例を示す。401はMOSICチッ
プ、Pは入力パッド、402は入力保護回路、403はアルミ
配線、Q6,Q7は、被保護トランジスタを示す。この場
合、同一の外部信号が、接続されるべきMOSトランジス
タ(被保護トランジスタ)Q6,Q7がチップ401上互いに離
れた位置にレイアウトされており、アルミ配線403がチ
ップ上引きまわされているが、このアルミ配線403は、
大きな浮遊容量CSを持つ。たとえば、MOSトランジスタQ
8,Q7のゲート容量は0.2pF程度であるのに対し、6mm程度
のアルミ配線の浮遊容量は、2〜4pFに達する。また入
力保護回路の抵抗素子は、1.0kΩ〜2.0kΩであることが
普通であるので、最大8nsに達する時定数を持つことに
なる。
FIG. 4 shows a conventional layout example. 401 MOSIC chip, P is the input pad, the input protection circuit 402, 403 is aluminum wire, Q 6, Q 7 shows the protected transistor. In this case, the same external signal is laid out at positions where the MOS transistors (protected transistors) Q 6 and Q 7 to be connected are separated from each other on the chip 401, and the aluminum wiring 403 is routed around the chip. However, this aluminum wiring 403 is
Has a large stray capacitance C S. For example, MOS transistor Q
While the gate capacitance of 8 and Q 7 is about 0.2 pF, the stray capacitance of aluminum wiring of about 6 mm reaches 2 to 4 pF. In addition, the resistance element of the input protection circuit is usually 1.0 kΩ to 2.0 kΩ, so it has a time constant of up to 8 ns.

この入力部の遅れは20nsあるいは10ns以下の応答速度を
実現しようとする場合非常に支障となる。さらにMOSIC
の機能は多様化の方向にあり、機能が複雑になればなる
ほどチップが巨大化し、配線長は長くなり、また、一つ
の入力信号が多くの機能回路ブロックに必要となり、こ
こで述べたような傾向は強くなりつつある。
This delay of the input section is very hindrance when trying to realize a response speed of 20 ns or less than 10 ns. Furthermore MOSIC
Functions are becoming more diverse, and the more complex the functions become, the larger the chip becomes, the longer the wiring length becomes, and one input signal is required for many functional circuit blocks. The tendency is getting stronger.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の半導体装置は、同一の入力パッドにゲート電極
が接続された複数のMIS型電界効果トランジスタを有
し、該MIS型電界効果トランジスタごとに、あるいは該
複数のMIS型電界効果トランジスタを分割した小群ごと
に入力保護回路が設けられていることを特徴とする。
The semiconductor device of the present invention has a plurality of MIS field effect transistors whose gate electrodes are connected to the same input pad, and the MIS field effect transistors are divided for each MIS field effect transistor or the plurality of MIS field effect transistors are divided. An input protection circuit is provided for each small group.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。第1図
は、第4図の従来例に対し、本発明を実施した一例を示
す。101は、MOSICチップ、102は入力保護回路、103は、
アルミ配線、Pは入力パッド、Q1,Q2は被保護トランジ
スタをそれぞれ示す。被保護トランジスタQ1,Q2それぞ
れに入力保護を配置し、なおかつ両者をできるだけ近接
した位置に配置した点に特徴がある。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to the conventional example shown in FIG. 101 is a MOSIC chip, 102 is an input protection circuit, and 103 is
Aluminum wiring, P is an input pad, and Q 1 and Q 2 are protected transistors, respectively. It is characterized in that input protection is arranged in each of the protected transistors Q 1 and Q 2 , and both are arranged in positions as close to each other as possible.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、入力保護回路に含まれる
抵抗素子と被保護トランジスタとの間に存在する浮遊容
量を削減でき、MOSICの高速動作実現に寄与する。
As described above, the present invention can reduce the stray capacitance existing between the resistance element and the protected transistor included in the input protection circuit, and contributes to the high speed operation of the MOSIC.

たとえば、被保護トランジスタのゲート容量0.2pF,アル
ミ配線容量0.1pF以下、入力保護抵抗2kΩとしても0.6ns
以下の時定数となる。
For example, the gate capacitance of the protected transistor is 0.2 pF, the aluminum wiring capacitance is 0.1 pF or less, and the input protection resistance of 2 kΩ is 0.6 ns.
The time constant is as follows.

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

第1図は、本発明の一実施例のレイアウト図、第2図、
第3図は、入力保護回路の代表例を示す図、第4図は、
従来のレイアウト例を示す図である。101,401はMOSICチ
ップ,102,202,402は入力保護回路部、103,403はアルミ
配線、Pは入力パッド、Q1,Q2,Q3,Q5,Q6,Q7は、被保護
トランジスタ、R1,R2は抵抗素子、203はクランプ回路
部、Q4はクランプ用MOSトランジスタ、201,301は入力パ
ッド、CSはアルミ配線部の浮遊容量をそれぞれ示す。
FIG. 1 is a layout diagram of an embodiment of the present invention, FIG.
FIG. 3 shows a typical example of the input protection circuit, and FIG. 4 shows
It is a figure which shows the conventional layout example. 101, 401 are MOSIC chips, 102, 202, 402 are input protection circuit parts, 103, 403 are aluminum wirings, P is an input pad, Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 5 , Q 6 , Q 7 are protected transistors, R 1 , R 2 the resistance element, 203 is a clamp circuit, Q 4 is a MOS transistor for clamping, 201 and 301 denotes an input pad, C S is the stray capacitance of the aluminum wiring portions, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】同一の入力パッドから延在しチップ上の前
記入力パッドの位置とは異なる位置にある複数のMIS型
電界トランジスタのゲート電極にそれぞれ信号を供給す
る複数の信号配線と、前記複数のMIS型電界効果トラン
ジスタの近傍であって前記信号配線の端部と前記MIS型
電界トランジスタのゲート電極間に設けられた複数の入
力保護回路とを有することを特徴とする半導体装置。
1. A plurality of signal lines extending from the same input pad and supplying signals to gate electrodes of a plurality of MIS type electric field transistors at positions different from the positions of the input pads on a chip, and the plurality of signal lines. 2. A semiconductor device having a plurality of input protection circuits provided in the vicinity of the MIS type field effect transistor and between the end portion of the signal wiring and the gate electrode of the MIS type field effect transistor.
JP61033272A 1986-02-17 1986-02-17 Semiconductor device Expired - Lifetime JPH06101560B2 (en)

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