静电保护电路以及半导体集成电路装置的制造方法_3

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相对于节点N2的电位有所上升。由于第二串联电路的时间常数小于第一串联电路的时间常数,因此节点N4的电位的上升速度快于节点N3的电位的上升速度。
[0093]在正常工作时,在被施加于节点NI与节点N2之间的电压平缓地上升的情况下,节点NI与节点N4之间的电压(电阻元件R2的两端电压)将一直小于晶体管QP2的阈值电压,而晶体管QP2则维持断开状态。
[0094]另一方面,在正常工作时或者通过静电的放电而使被施加于节点NI与节点N2之间的电压急剧上升的情况下,节点NI与节点N3之间的电压(电阻元件Rl的两端电压)变为晶体管QPl的阈值电压以上,从而使晶体管QPl导通。此外,电阻元件R2的两端电压变为晶体管QP2的阈值电压以上,从而使晶体管QP2导通。而且,如果电阻元件R2的两端电压变为放电电路11 a的晶体管QP11的阈值电压以上,则晶体管QP11将开始使电流从节点NI流向节点N2。
[0095]通过使晶体管QPl以及QP2导通,从而有电流流向电阻元件R3,进而使节点N5与节点N2之间的电压(电阻元件R3的两端电压)从OV起上升。在此,如果电阻元件R3的两端电压小于晶体管QN3的阈值电压,则晶体管QN3将维持断开状态。另一方面,如果电阻元件R3的两端电压变为晶体管QN3的阈值电压以上,则晶体管QN3将转变为导通状态。
[0096]晶体管QP2以及QN3从断开状态变化为导通状态的条件根据电阻元件R2与电容器C2的时间常数而被决定。另一方面,一旦晶体管QP2以及晶体管QN3成为导通状态,则在节点NI的电位高于节点N2的电位的状态下,晶体管QP2以及QN3继续保持导通状态,而与电阻元件R2与电容器C2的时间常数无关。
[0097]由于通过使晶体管QN3导通,从而使流向电阻元件R2的电流增加并使电阻元件R2的两端电压上升,因此流向晶体管QP2的电流将增加(正反馈)。通过使流向晶体管QP2的电流增加,从而使流向电阻元件R3的电流增加。其结果为,由于电阻元件R3的两端电压上升,因此流向晶体管QN3的电流将增加(正反馈)。由此,由于电阻元件R2的两端电压进一步上升,因此流向放电电路I Ia的晶体管QPl I的电流也增加。
[0098]当电流继续流向放电电路11a的晶体管QP11时,被蓄积在半导体集成电路装置中的电荷将被放出,从而节点NI与节点N2之间的电压下降。由此,当流向电阻元件R2的电流减少并且电阻元件R2的两端电压低于放电电路Ila的晶体管QPll的阈值电压时,晶体管QPll将从导通状态变化为断开状态。
[0099]此外,当经过了根据由电阻元件Rl以及电容器Cl构成的第一串联电路的时间常数而设定的时间时,晶体管QPl被强制性地设为断开状态,从而停止了由放电电路Ila的晶体管QPll实施的放电工作。由此,在正常工作时,即使在节点NI与节点N2之间被施加有电源电压并开始进行放电工作的情况下,也能够在经过了预定的时间之后停止放电工作。
[0100]另外,在图3B所示的静电保护电路1b的情况下,当被施加于节点NI与节点N2之间的电压急剧地上升而使电阻元件R3的两端电压变为放电电路Ilb的晶体管QNll的阈值电压以上时,晶体管QNl I将使电流从节点NI开始流向节点N2。此外,当节点NI与节点N2之间的电压下降而使电阻元件R3的两端电压低于放电电路Ilb的晶体管QNll的阈值电压时,晶体管QNl I将从导通状态变化为断开状态。
[0101]第二实施方式
[0102]图4A以及图4B为表示本发明的第二实施方式所涉及的静电保护电路的结构例的电路图。在第二实施方式所涉及的静电保护电路中,相对于第一实施方式所涉及的静电保护电路而追加有检测电路12。关于其他方面,第二实施方式与第一实施方式相同。
[0103]检测电路12在节点NI与节点N2相比成为高电位时,随着电阻元件R2或电阻元件R3的两端所产生的电位差的增大而激活输出信号。例如,检测电路12包括由P沟道MOS晶体管QP12以及N沟道MOS晶体管QN12构成的变换器。或者,检测电路12也可以包括串联连接的多个变换器。
[0104]晶体管QP12具有被连接在节点NI上的源极、被连接在输出端子OUT上的漏极和被连接在输入端子IN上的栅极。此外,晶体管QNl 2具有被连接在输出端子OUT上的漏极、被连接在节点N2上的源极和被连接在输入端子IN上的栅极。
[0105]在图4A所示的静电保护电路1c中,包括奇数级(在图4A中为I级)的变换器的检测电路12的输入端子IN与节点N4连接,而在检测电路12的输出端子OUT上则连接有放电电路lib。另一方面,在检测电路12包括偶数级的变换器的情况下,在检测电路12的输出端子OUT上将连接放电电路I la。
[0106]检测电路12对向输入端子IN被供给的节点N4的电位是高电平还是低电平进行检测,并将该电平反转,并且将具有被反转后的电平的输出信号从输出端子OUT输出。由此,检测电路12在电阻元件R2的两端电压相对于节点NI与节点N2之间的电压而大于预定的比例(例如,50 % )时,将输出信号激活为高电平。放电电路I Ib在检测电路12的输出信号被激活为高电平时,使电流从节点NI流向节点N2。
[0107]在图4B所示的静电保护电路1d中,包括奇数级(在图4B中为I级)的变换器的检测电路12的输入端子IN与节点N5连接,而在检测电路12的输出端子OUT上则连接有放电电路11a。另一方面,在检测电路12包括偶数级的变换器的情况下,在检测电路12的输出端子OUT上将连接放电电路I lb。
[0108]检测电路12对向输入端子IN被供给的节点N5的电位是高电平还是低电平进行检测,并将该电平反转,并且将具有被反转后的电平的输出信号从输出端子OUT输出。由此,检测电路12在电阻元件R3的两端电压相对于节点NI与节点N2之间的电压而大于预定的比例(例如,50 % )时,将输出信号激活为低电平。放电电路I Ia在检测电路12的输出信号被激活为低电平时,使电流从节点NI流向节点N2。
[0109]虽然在不具有检测电路12的情况下,为了驱动放电电路Ila或放大电路Ilb而需要增大电容器C2或晶体管QP2的尺寸,但由于通过设置检测电路12从而也可以不增大电容器C2或晶体管QP2的尺寸,因此能够减小电路面积与成本。另外,作为检测电路12,除了变换器以外,还能够使用比较器等。
[0110]第三实施方式
[0111]图5为表示本发明的第三实施方式所涉及的静电保护电路的结构例的电路图。第三实施方式所涉及的静电保护电路相对于第一实施方式或第二实施方式所涉及的静电保护电路而言,还具备被连接在节点N5与节点N6之间的作为第四阻抗元件的电阻元件R4,而电阻元件R3则被连接在节点N6与节点N2之间。关于其他方面,第三实施方式与第一实施方式或第二实施方式相同。在下文中,作为一个示例,对在图4A所示的静电保护电路1c中追加了电阻元件R4的情况进行说明。
[0112]电阻元件R4以及R3构成了对节点N5与节点N2之间的电压进行分压的分压电路。晶体管QN3具有被连接在节点N4上的漏极、被连接在节点N2上的源极和被连接在节点N6上的栅极。晶体管QN3在节点NI与节点N2相比成为高电位时,随着节点N6与节点N2之间的电压(电阻元件R3的两端电压)的上升而成为导通状态。
[0113]S卩,当电阻元件R3的两端电压变为阈值电压以上时,晶体管QN3成为导通状态,从而使流向电阻元件R2的电流增加。检测电路12随着电阻元件R2的两端电压的上升而将输出信号激活为高电平。放电电路Ilb在检测电路12的输出信号被激活为高电平时,使电流从节点NI流向节点N2。
[0114]在此,对图5所示的静电保护电路1e的动作进行详细说明。
[0115]当在节点NI与节点N2之间被施加有正电压(节点NI的电位> 节点N2的电位)时,将有电流从节点NI经由由电阻元件Rl以及电容器Cl构成的第一串联电路而流向节点N2。由此,电阻元件Rl的两端电压将上升,并且实施电容器Cl的充电。节点N3的电位根据电阻元件Rl与电容器Cl的时间常数,而相对于节点N2的电位而上升。
[0116]此外,电流从节点NI经由由电阻元件R2以及电容器C2构成的第二串联电路而流向节点N2。由此,电阻元件R2的两端电压将上升,并且实施电容器C2的充电。节点N4的电位根据电阻元件R2与电容器C2的时间常数,而相对于节点N2的电位而上升。由于第二串联电路的时间常数小于第一串联电路的时间常数,因此节点N4的电位的上升速度快于节点N3的电位的上升速度。
[0117]在正常工作时,在被施加于节点NI与节点N2之间的电压平缓地上升的情况下,节点NI与节点N4之间的电压(电阻元件R2的两端电压)一直小于晶体管QP2的阈值电压,而晶体管QP2则维持断开状态。
[0118]另一方面,在正常工作时或者通过静电的放电而使被施加于节点NI与节点N2之间的电压急剧上升的情况下,节点NI与节点N3之间的电压(电阻元件Rl的两端电压)变为晶体管QPl的阈值电压以上,从而使晶体管QPl导通。此外,电阻元件R2的两端电压变为晶体管QP2的阈值电压以上,从而使晶体管QP2导通。但是,在该时间点下,检测电路12的输入端子IN的电位成为高电平。
[0119]通过使晶体管QPl以及QP2导通,从而有电压被施加在由电阻元件R4以及R3构成的分压电路的两端上,进而使节点N6与节点N2之间的电压(电阻元件R3的两端电压)从OV起上升。在此,如果节点NI与节点N2之间的电压小于预定的电压,则电阻元件R3的两端电压将一直小于晶体管QN3的阈值电压,并且晶体管QN3将维持断开状态。另一方面,如果节点NI与节点N2之间的电压为预定的电压以上,则电阻元件R3的两端电压将变为晶体管QN3的阈值电压以上,从而使晶体管QN3转变为导通状态。
[0120]由于通过使晶体管QN3导通,从而使流向电阻元件R2的电流增加并使电阻元件R2的两端电压上升,因此流向晶体管QP2的电流将增加(正反馈)。同时,检测电路12的输入端子IN的电位成为低电平,从而使检测电路12的输出信号被激活为高电平。由此,放电电路I Ib的晶体管QNl I使电流从节点NI开始流向节点N2。
[0121]此外,通过增加流向晶体管QP2的电流,从而增加了流向电阻元件R4以及R3的电流。其结果为,由于电阻元件R3的两端电压上升,因此流向晶体管QN3的电流增加(正反馈)。由此,电阻元件R2的两端电压将进一步上升。同时,流向放电电路I Ib的晶体管QNl I的电流也增加。
[0122]当电流继续流向放电电路11b的晶体管QNlI时,被蓄积在半导体集成电路装置中的电荷将被放出,从而使节点NI与节点N2之间的电压低于预定的电压。由此,由于电阻元件R3的两端电压低于晶体管QN3的阈值电压,因此晶体管QN3从导通状态变化为断开状态。其结果为,由于流向电阻元件R2的电流减少,因此检测电路12的输出信号被去激活为低电平,从而放电电路Ilb的晶体管QNll从导通状态变化为断开状态,节点NI与节点N2之间的电压被保持为大致固定的电压。
[0123]此外,当经过了根据由电阻元件Rl以及电容器Cl构成的第一串联电路的时间常数而设定的时间时,晶体管QPl被强制性地设为断开状态,从而停止由放电电路Ilb的晶体管QNll实施的放电工作。由此,在正常工作时,即使在节点NI与节点N2之间被施加有电源电压并开始进行放电工作的情况下,也能够在经过了预定的时间之后停止放电工作。
[0124]以此方式,在晶体管QP2以及QN3从断开状态变化为导通状态时,根据电阻元件R2与电容器C2的时间常数以及节点NI与节点N2之间的电压来决定变化条件。另一方面,当晶体管QP2以及QN3暂时成为导通状态时,则在节点NI与节点N2之间的电压高于预定的电压的状态下,晶体管QP2以及QN3将在预定的时间内继续保持导通状态,而与电阻元件R2与电容器C2之间的时间常数无关。
[0125]因此,在正常使用时,即使因电源接通而使电源电压急剧上升,只要节点NI与节点N2之间的电压小于预定的电压,则静电保护电路1e也不会开始进行放电工作。此外,当由于静电的施加而使静电保护电路1e暂时开始放电工作时,只要节点NI与节点N2之间的电压为预定的电压以上,则静电保护电路1e将在预定的时间内继续进行放电工作。其结果为,能够防止在电源接通时电源电压上升之际的过度的放电工作,从而能够确保固定以上的电源电压。
[0126]根据以上的工作原理,从而在静电保护电路1e的两端间的电压被保持在大致固定的电压的同时,使电流在放电路径中流过。在本申请中,将静电保护电路的两端间所保持的电压称为“保持电压”。此外,当经过了根据由电阻元件Rl以及电容器Cl构成的第一串联电路的时间常数而设定的时间时,晶体管QPl被强制性地设为断开状态,从而使放电工作停止。
[0127]保持电压Vh为晶体管QN3从导通状态变化为断开状态时的节点NI与节点N2之间的电压,能够通过下式(3)来近似表达。
[0128]Vh* VthQN3X(R3+R4)/R3 ---(3)
[0129]此处,VthQN3为晶体管QN3的阈值电压、R3为电阻元件R3的电阻值、R4为电阻元件R4的电阻值。但是,电阻值R3和R4为远大于晶体管QPl以及QP2的导通电阻的值。通过根据式
(3)来选择电阻元件R3以及R4的电阻值,从而能够设定所需的保持电压VH。
[0130]图6为表示在图1所示的半导体集成电路装置中应用了现有的静电保护电路的情况下的1-V特性的图,图7为表示在图1所示的半导体集成电路装置中应用了本发明的第三实施方式所涉及的静电保护电路的情况下的
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