静电保护电路以及半导体集成电路装置的制造方法_5

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八实施方式所涉及的静电保护电路的结构例的电路图。在本发明的第一实施方式至第七实施方式中,也可以替换P沟道MOS晶体管与N沟道MOS晶体管,并与之相应地改变各个元件的连接。在图19中,作为一个示例而图示了在第三实施方式所涉及的静电保护电路中替换了P沟道MOS晶体管与N沟道MOS晶体管的静电保护电路10j。
[0175]静电保护电路1j包括作为第一阻抗元件至第四阻抗元件的电阻元件Rl?R4、电容器Cl以及C2、N沟道MOS晶体管QNl以及QN2、P沟道MOS晶体管QP3、检测电路12、放电电路Ila0
[0176]电阻元件Rl被连接在节点N2与节点N3之间,电容器Cl被连接在节点N3与节点NI之间。此外,电阻元件R2被连接在节点N2与节点N4之间,电容器C2被连接在节点N4与节点NI之间。
[0177]晶体管QNl以及QN2被串联连接在节点N2与节点N5之间。晶体管QNl具有被连接在节点N2上的源极和被连接在节点N3上的栅极。晶体管QN2具有被连接在节点N5上的漏极、被连接在晶体管QNl的漏极上的源极和被连接在节点N4上的栅极。在节点NI与节点N2相比成为高电位时,晶体管QNl随着电阻元件Rl的两端所产生的电位差的增大而成为导通状态,晶体管QN2随着电阻元件R2的两端所产生的电位差的增大而成为导通状态。
[0178]电阻元件R4被连接在节点N5与节点N6之间,电阻元件R3被连接在节点N6与节点NI之间。电阻元件R3以及R4构成了对节点NI与节点N5之间的电压进行分压的分压电路。此外,晶体管QP3被连接在节点N4与节点NI之间。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N5上的栅极。晶体管QP3具有被连接在节点NI上的源极、被连接在节点N4上的漏极和被连接在节点N6上的栅极。在节点NI与节点N2相比成为高电位时,随着电阻元件R3的两端所产生的电位差的增大而成为导通状态。
[0179 ]在此,对图19所示的静电保护电路1 j的工作进行详细说明。
[0180]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,电流从节点NI经由由电容器Cl以及电阻元件Rl构成的第一串联电路而流向节点N2。由此,在实施电容器Cl的充电的同时,电阻元件Rl的两端电压上升。此外,电流从节点NI经由由电容器C2以及电阻元件R2构成的第二串联电路而流向节点N2。由此,在实施电容器C2的充电的同时,电阻元件R2的两端电压上升。
[0181]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,电阻元件R2的两端电压一直小于晶体管QN2的阈值电压,而晶体管QN2则维持断开状态。另一方面,在正常工作时或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,电阻元件Rl的两端电压成为晶体管QNl的阈值电压以上,从而使晶体管QNl导通。此外,电阻元件R2的两端电压成为晶体管QN2的阈值电压以上,从而使晶体管QN2导通。但是,在该时间点下,检测电路12的输入端子IN的电位成为低电平。
[0182]通过使晶体管QNl以及QN2导通,从而使电压被施加在由电阻元件R3以及R4构成的分压电路的两端上,进而使电阻元件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值,则电阻元件R3的两端电压将一直小于晶体管QP3的阈值电压,并且晶体管QP3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值以上,则电阻元件R3的两端电压将变为晶体管QP3的阈值电压以上,从而使晶体管QP3转变为导通状态。
[0183]由于通过使晶体管QP3导通,从而增加了流向电阻元件R2的电流进而使电阻元件R2的两端电压上升,因此流向晶体管QN2的电流增加(正反馈)。同时,检测电路12的输入端子IN的电位成为高电平,而检测电路12的输出信号则被激活为低电平。由此,放电电路Ila的晶体管QPl I使电流从节点NI开始流向节点N2。
[0184]此外,通过增加流向晶体管QN2的电流,从而增加了流向电阻元件R3以及R4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QP3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 Ia的晶体管QPl I的电流也增加。
[0185]当电流继续流向放电电路IIa的晶体管QPl I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之间的电压下降到低于预定的电压。由此,由于电阻元件R3的两端电压下降到低于晶体管QP3的阈值电压,因此晶体管QP3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的电流减少了,因此检测电路12的输出信号被去激活为高电平,放电电路Ila的晶体管QPll从导通状态变化为断开状态,从而使节点NI与节点N2之间的电压被保持在大致固定的电压。
[0186]此外,当经过了根据由电容器Cl以及电阻元件Rl构成的第一串联电路的时间常数而设定的时间时,晶体管QNl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。
[0187]第九实施方式
[0188]图20为表示本发明的第九实施方式所涉及的静电保护电路的结构例的电路图。在本发明的第一实施方式至第八实施方式中,也可以代替电阻元件Rl?R5中的至少一个,而使用电阻元件以外的阻抗元件。此外,也可以代替电容器C2而使用箝位电路。关于其他方面,第九实施方式与第一实施方式至第八实施方式相同。在图20中,作为一个示例而图示了在图5所示的第三实施方式所涉及的静电保护电路中,将电阻元件R4置换为阻抗元件13,并将电容器C2置换为箝位电路14的静电保护电路10k。
[0189]如图20所示,静电保护电路1k具备被连接在节点N5与节点N6之间的阻抗元件13和被连接在节点N4与节点N2之间的箝位电路14。阻抗元件13以及电阻元件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。
[0190]当在节点NI与节点N2之间被施加有正高电压时,电流经由电阻元件R2而流向箝位电路14,箝位电路14将其两端间的电压保持在大致固定的电压(在下文中,也称为“箝位电压,,)上。
[0191]在此,对图20所示的静电保护电路1k的工作进行详细说明。
[0192]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,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的两端电压上升,并且实施电容器Cl的充电。当电阻元件Rl的两端电压成为晶体管QPl的阈值电压以上时,晶体管QPl被导通。
[0193]在正常工作时,在被施加于节点NI与节点N2之间的正电压小于箝位电压的情况下,由于几乎没有电流流向电阻元件R2以及箝位电路14,因此电阻元件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。
[0194]另一方面,在正常工作时或通过静电的放电而在节点NI与节点N2之间施加有箝位电压以上的电压的情况下,电流将从节点NI经由电阻元件R2以及箝位电路14而流向节点N2,并且当电阻元件R2的两端电压成为晶体管QP2的阈值电压以上时,使晶体管QP2被导通。但是,在该时间点下,检测电路12的输入端子IN的电位会变为高电平。
[0195]通过使晶体管QPl以及QP2导通,从而使电压被施加在由阻抗元件13以及电阻元件R3构成的分压电路的两端上,进而电阻元件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,而晶体管QN3则维持断开状态。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。
[0196]由于通过使晶体管QN3导通,从而增加了流向电阻元件R2的电流而使电阻元件R2的两端电压上升,因此流向晶体管QP2的电流增加(正反馈)。同时,检测电路12的输入端子IN的电位成为低电平,而检测电路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。
[0197]此外,通过增加流向晶体管QP2的电流,从而增加了流向阻抗元件13以及电阻元件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11b的晶体管QN11的电流也增加。
[0198]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之间的电压下降到低于预定的电压。由此,由于电阻元件R3的两端电压下降到低于晶体管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的电流减少了,因此检测电路12的输出信号被去激活为低电平,放电电路Ilb的晶体管QNll从导通状态变化为断开状态,从而使节点NI与节点N2之间的电压被保持在大致固定的电压(保持电压)上。
[0199]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。
[0200]以此方式,在晶体管QP2以及晶体管QN3从断开状态变化为导通状态时,能够根据节点NI与节点N2之间的电压是否在箝位电压以及预定的电压以上来决定变化条件。另一方面,当晶体管QP2以及QN3暂时成为导通状态时,即使节点NI与节点N2之间的电压低于箝位电压,在高于预定的电压的状态下,晶体管QP2以及QN3也继续保持导通状态,
[0201]因此,即使在正常使用时因电源接通而使电源电压急剧上升,只要节点NI与节点N2之间的电压小于箝位电压或预定的电压,则静电保护电路1k也不会开始进行放电工作。此外,当通过静电的施加而使静电保护电路1k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1k将在预定的时间内继续进行放电工作。
[0202]由此,通过单独地对开始放电工作的条件和停止放电工作的条件进行设定,从而能够仅在施加电压为设定电压以上的情况下开始进行放电工作,并且以合适的比例放出通过静电的放电而被施加的电荷。此外,能够防止在电源接通时在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。
[0203]第十实施方式
[0204]图21为表示本发明的第十实施方式所涉及的静电保护电路的结构例的框图。如图21所示,静电保护电路10经由节点NI而与第一端子Pl连接,并且经由节点N2而与第二端子P2连接。静电保护电路10包括放电电路11、锁存电路15、开关电路16、控制电路17。
[0205]放电电路11被连接在节点NI与节点N2之间,并通过根据从锁存电路15被输出的信号而实施放电工作,从而使电流从节点NI流向节点N2。锁存电路15在静电被施加于第一端子Pl或第二端子P2上时,对使放电电路11工作的信号进行锁存并向放电电路11输出。
[0206]开关电路16例如被连接在节点NI与锁存电路15之间,并通过开闭动作而对锁存电路15进行控制。控制电路17在静电被施加于第一端子Pl或第二端子P2上之后经过预定的时间后,将开关电路16设为断开状态并使锁存电路15的动作停止。
[0207]例如,放电电路11也可以由图3A等所示的放电电路I Ia或I Ib构成。锁存电路15也可以由图3A等所示的电阻元件R2?R5、阻抗元件13、电容器C2、箝位电路14、晶体管QP2以及QN3、晶体管QPl以及QN3(图17以及图18)、或者晶体管QN2以及QP3(图19)构成。开关电路16也可以由图3A等所不的晶体管QP1、晶体管QN2(图17以及图18)、或者晶体管QNl (图19)构成。控制电路17也可以由图3A等所示的电阻Rl以及电容器Cl构成。
[0208]在本实施方式所涉及的静电保护电路10中设置有锁存电路15和控制电路17,所述锁存电路15在静电被施加于第一端子Pl或第二端子P2时开始进行放电工作,所述控制电路17在静电被施加于第一端子Pl或第二端子P2上之后经过预定的时间后使放电工作停止。由此,通过单独地对开始放电工作的条件和停止放电工作的条件进行设定,从而能够仅在施加电压的上升沿急剧上升的情况或者施加电压为设定电压以上的情况下开始进行放电工作,并且以合适的比例放出通过静电的放电而被施加的电荷。
[0209]阻抗元件的示例
[0210]图22为表示在本发明的各个实施方式中除了电阻元件以外能够使用的阻抗元件的示例的图。在本发明的各个实施方式中,能够使用图22的(a)至(h)所示的阻抗元件来替代图3A至图20所示的电阻元件Rl?R5中的至少一个。另外,在图22中,“N+”表示高电位侧的节点,“N-”表示低电位侧的节点。
[0211]图22(a)表示二极管Dl,所述二极管Dl具有与高电位侧的节点N+连接的阴极和与低电位侧的节点N-连接的阳极。当电流从节点N+经由二极管DI而流向节点N-时,节点N+与节点N-之间的电压等于二极管Dl的击穿电压。
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