(57)【要約】【課題】半導体集積回路において、マスクを作り直すことなく、必要に応じて静電気放電（ＥＳＤ）の耐性を向上させること。【解決手段】コア回路５内に保護用セル（ＰＣ＿１〜ＰＣ＿７）が形成される。ＥＳＤ耐性の必要度に応じて、各保護用セルと、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴとを接続するための配線ＬＳが配線層に形成される。【選択図】図５
2008091808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力端子と、
基準電位と１または複数の電源電位とに接続されて動作するセルベースの機能回路と、
前記入出力端子に対する静電気放電の印加を検出する静電気検出部と、
前記機能回路内において各電源電位に対応して設けられ、前記機能回路を静電気放電から保護するための複数の保護用セルであって、各保護用セルが前記基準電位と対応する電源電位との間に接続されるトランジスタを含む複数の保護用セルと、
を備え、
各保護用セルと前記静電気検出部とを接続し、前記静電気検出部による静電気放電の検出を受けて各保護用セルのトランジスタを導通させるための配線層が形成される
半導体集積回路。
【請求項２】
基準電位と１または複数の電源電位とに接続されて動作するセルベースの機能回路が形成されるコア領域と、
前記コア領域の周囲に配置され、前記基準電位に接続されるリング形状の接地配線と、
前記接地配線の周囲において、前記コア領域の外側に向かって順に配置され、前記１または複数の電源電位の各々に対応して接続される、リング形状の１または複数の電源配線と、
前記１または複数の電源配線の外部に配置される入出力端子と、
前記機能回路の内部または外部において、前記接地配線と、前記電源配線の各々との間に接続され、前記入出力端子に対する静電気放電を検出する１または複数の静電気検出部、が形成される静電気検出領域と、
前記機能回路内において各電源配線に対応して設けられ、前記機能回路を静電気放電から保護するための複数の保護用セルであって、各保護用セルが前記接地配線と対応する電源配線との間に接続されるトランジスタを含む複数の保護用セル、が形成される保護用セル領域と、
を備え、
前記保護用セルと前記静電気検出部とを接続し、静電気検出部による静電気放電の検出を受けて各保護用セルのトランジスタを導通させるための配線層が形成される
半導体集積回路。
【請求項３】
前記コア領域は、前記機能回路が動作する電源電位ごとに１または複数のサブ領域を有し、
前記保護用セルは、対応する電源配線と同一の電源電位で動作するサブ領域の端部に配置される
請求項２記載の半導体集積回路。
【請求項４】
前記保護用セルは、ＮＭＯＳトランジスタを含む
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体集積回路。
【請求項５】
前記保護用セルは、前記静電気検出部からの信号を反転させる論理回路をさらに有する
請求項４記載の半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路において、静電気放電（ＥＳＤ；electrostatic discharge）の耐性を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路には、特定の機能を実現するための機能回路を、入出力端子を通して印加される静電気サージから保護するため、ＥＳＤ保護回路が設けられる。たとえば、下記特許文献１に開示された半導体集積回路では、機能回路の外部に、サージ電流を流すための保護素子（トランジスタ）を含むＥＳＤ保護回路が形成される。かかるＥＳＤ保護回路は、機能回路の外部において、電源端子と接地端子間にサージ電流を誘導し、機能回路に印加される電圧を制限するように設計される。
【特許文献１】特開２０００−２３６０６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のＥＳＤ保護回路を備えた半導体集積回路では、実際には、電源端子と接地端子間のサージ電流経路が有するインピーダンスが大きいために、機能回路に印加される電圧が機能回路のブレークダウン電圧よりも高くなって、機能回路が破壊する場合がある。このような場合には、たとえば保護素子としてのトランジスタを再設計することになるため、半導体集積回路の下地層のマスクをすべて作り直さなければならなかった。したがって、マスクを作り直すことなく、必要に応じて静電気放電の耐性を向上させることが可能となる半導体集積回路が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の半導体集積回路は、入出力端子と、基準電位と１または複数の電源電位とに接続されて動作するセルベースの機能回路と、静電気検出部と、機能回路内において各電源電位に対応して設けられ、機能回路を静電気放電から保護するための複数の保護用セルと、を備える。静電気検出部は、入出力端子に対する静電気放電の印加を検出する。各保護用セルは、基準電位と対応する電源電位との間に接続されるトランジスタを含む。
この発明の半導体集積回路では、各保護用セルと静電気検出部とを接続し、静電気検出部による静電気放電の検出を受けて各保護用セルのトランジスタを導通させるための配線層が形成される。
【０００５】
この発明の半導体集積回路によれば、配線層の設計変更のみによって、ＥＳＤ耐性を向上させることができる。したがって、基本的なＥＳＤ保護機能を有するトランジスタを形成する下地層のマスクを作り直すという設計変更が必要ない。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の半導体集積回路によれば、マスクを作り直すことなく、必要に応じて静電気放電の耐性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について説明する前に、本発明の理解のため、本発明の第１の実施形態の参照回路としての半導体集積回路（集積回路２）について説明する。
【０００８】
［集積回路２（参照回路）］
図１は、この集積回路２の回路構成を示す平面図である。集積回路２は、特定の機能を実現するための機能回路４が中心に配置され、その機能回路４の周囲に、入出力端子（パッドＰ１，Ｐ２、ＶＤＤ端子（電源電位ＶＤＤ）、ＧＮＤ端子（接地電位ＧＮＤ）等）とＥＳＤ保護回路とが設けられる。
機能回路４はセルベースの集積回路である。一般に、セルベースの集積回路には、配線のみで論理を変更できるように未使用のセルが配置され、また、電源と接地間のノイズを除去するためのデカップリング容量を含むセル等が配置されている。
【０００９】
以下、集積回路２のＥＳＤ保護回路について説明する。このＥＳＤ保護回路は、配線Ｌ０，Ｌ１と、ダイオードＤ１〜Ｄ４と、ＥＳＤトリガ検出回路１０（静電気検出部）と、ＮＭＯＳトランジスタＱ１とを含む。
リング状の配線Ｌ０（接地配線）は、機能回路４の周囲に設けられ、ＧＮＤ端子に接続される。リング状の配線Ｌ１（電源配線）は、配線Ｌ０の周囲に設けられ、ＶＤＤ端子に接続される。
パッドＰ１から機能回路４への配線ＬＰ１上のノードＮ１には、ダイオードＤ１，Ｄ２が接続される。すなわち、ダイオードＤ１のアノードがノードＮ１に接続され、ダイオードＤ１のカソードが配線Ｌ１に接続される。ダイオードＤ２のアノードが配線Ｌ０に接続され、ダイオードＤ２のカソードがノードＮ１に接続される。
パッドＰ２から機能回路４への配線ＬＰ２上のノードＮ２には、ダイオードＤ３，Ｄ４が接続される。すなわち、ダイオードＤ３のアノードがノードＮ２に接続され、ダイオードＤ３のカソードが配線Ｌ１に接続される。ダイオードＤ４のアノードが配線Ｌ０に接続され、ダイオードＤ４のカソードがノードＮ２に接続される。
【００１０】
ＮＭＯＳトランジスタＱ１は、配線Ｌ０と配線Ｌ１との間に設けられる。すなわち、ＮＭＯＳトランジスタＱ１のドレインは配線Ｌ１（電源電位ＶＤＤ）に接続され、ソースは配線Ｌ０（接地電位ＧＮＤ）に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＱ１のゲートは、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴに接続される。このＮＭＯＳトランジスタＱ１は、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴがハイレベル（Ｈレベル）になるとオンし、ＥＳＤによるサージ電流を配線Ｌ１から配線Ｌ０へ導く役割を有している。
【００１１】
ＥＳＤトリガ検出回路１０は、配線Ｌ１と配線Ｌ０との間に設けられ、電源電位ＶＤＤによって動作する。ＥＳＤトリガ検出回路１０は、入出力端子を介したＥＳＤイベントの発生を検出する回路である。
図２は、ＥＳＤトリガ検出回路１０の一例を示す回路図である。図２におけるＶＤＤ端子およびＧＮＤ端子は、機能回路４に適用する際には、それぞれ配線Ｌ１および配線Ｌ０に接続される。図２に示したＥＳＤトリガ検出回路１０は、ＶＤＤ端子とＧＮＤ端子との間に直列に接続された抵抗Ｒ１およびキャパシタＣ１と、インバータを構成するＰＭＯＳトランジスタＱ１０１およびＮＭＯＳトランジスタＱ１０２とを有する。キャパシタＣ１の一端（正極側）に設けられたノードＮ１０がインバータに対する入力となる。インバータの出力は、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴとなる。
このＥＳＤトリガ検出回路１０において、抵抗Ｒ１およびキャパシタＣ１はローパスフィルタ（ＬＰＦ）を構成するが、そのＬＰＦの時定数（Ｃ１×Ｒ１）は、ＥＳＤの発生に伴ってＶＤＤ端子に印加される急峻な電圧上昇の影響を受けないような大きな値に設定される。
【００１２】
このＥＳＤトリガ検出回路１０の動作について図３を参照して説明する。図３は、（ａ）ＥＳＤサージ電流波形と、（ｂ）各部の電圧波形とを示している。図３（ａ）に示すＥＳＤサージ電流波形は、公的試験方法であるＨＢＭ（Human Body Model）試験に規定されている波形である。また、図３では、ＥＳＤイベントが発生した時刻をｔ０としている。
ＥＳＤイベントが発生し、図３（ａ）に示したＥＳＤサージ電流が機能回路４の配線Ｌ１に発生すると、図３（ｂ）に示すように、図２におけるＶＤＤ端子の電圧も同様に、時刻ｔ０から急峻に上昇する。一方、抵抗Ｒ１およびキャパシタＣ１で構成されるＬＰＦの時定数が大きいために、ノードＮ１０の電圧は、図３（ｂ）に示すように、ＶＤＤ端子における急峻な電圧変化に追従せず、緩やかに上昇する。その結果、ＥＳＤイベントの発生後、ＥＳＤトリガ検出回路１０のインバータ入力はローレベル（Ｌレベル）に維持され、インバータ出力である出力端子ＴＲ＿ＯＵＴの電圧はＨレベルに維持される。すなわち、出力端子ＴＲ＿ＯＵＴの電圧は、図３（ｂ）に示すように、ほぼＶＤＤ端子の電圧レベルと同等となる。
【００１３】
次に、集積回路２のＥＳＤ保護動作について、図４を参照して説明する。
図４は、集積回路２の入出力端子にＥＳＤイベントが発生したときのＥＳＤサージ電流の流れを示す図である。なお、図４では、パッドＰ１にＥＳＤイベントが発生した場合を想定している。
図４に示すように、パッドＰ１にＥＳＤイベントが発生すると、パッドＰ１から流れるＥＳＤサージ電流は、ノードＮ１を介してダイオードＤ１を順方向に流れた後、配線Ｌ１を流れる。配線Ｌ１の電圧上昇に伴い、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴがＨレベルになるとＮＭＯＳトランジスタＱ１がオンするので、配線Ｌ１と配線Ｌ０とが短絡する。これにより、配線Ｌ１を流れるサージ電流は、配線Ｌ０に導かれるとともに、順方向に接続されたダイオードＤ４と、ノードＮ２とを介して、接地されたパッドＰ２に流れ込む。なお、このＥＳＤイベント発生時、機能回路４内においても電流が消費されるが、その電流はＮＭＯＳトランジスタＱ１を流れるサージ電流と比較して非常に小さい。
【００１４】
上述したように、パッドＰ１にＥＳＤイベントが発生した場合、そのＥＳＤサージ電流は、図４に示すように、その大部分が機能回路４の周囲に設けられた配線Ｌ０，Ｌ１を流れる。そして、このＥＳＤサージ電流が流れている間、機能回路４に印加される電圧が、機能回路４のブレークダウン電圧に達することがないように設計される。
【００１５】
ところで、集積回路２を製造し、実際にＥＳＤ試験を実施すると、図４に示したサージ電流の電流経路におけるインピーダンスが高いことに起因して、機能回路４に印加される電圧がブレークダウン電圧を越え、機能回路４が破壊に至る場合がある。通常、ＥＳＤ試験は、完成した集積回路２に対して行われるが、その完成した集積回路２のＥＳＤ耐性が低いことが判明した場合には、ＮＭＯＳトランジスタＱ１やダイオードの設計変更を行うことが必要であるため、集積回路２の下地層のマスクをすべて作り直さなければならない。
【００１６】
［集積回路１（第１の実施形態）の構成］
次に、第１の実施形態の集積回路１の構成について、図５および図６を参照して説明する。
以下に説明する本発明の第１の実施形態の半導体集積回路は、上記集積回路２（参照回路）とは異なり、一旦完成した後にＥＳＤ耐性が低いことは判明した場合であっても、下地層のマスクを作り直すことなく、小規模の設計変更によってＥＳＤの耐性を向上させることが可能となっている。具体的には、第１の実施形態の半導体集積回路は、下地層のマスクを変更することなく、上層の金属配線層のみを変更することで、ＥＳＤ耐性を向上させることが可能である。
【００１７】
図５および図６は、本実施形態の集積回路１の回路構成を示す平面図であるが、図１に示した集積回路２と同一の部位については、同一の符号を付して重複説明を行わない。なお、図５は、保護用セルＰＣ（後述する）を無効にした場合を示し、図６は、保護用セルＰＣを有効にした場合を示す。
【００１８】
本実施形態の集積回路１は、機能回路の内部のセル群の一部に、機能回路をＥＳＤイベントから保護するための保護用セルＰＣを設ける点で、集積回路２と異なる。図５に示す集積回路１では、機能回路５内に７個の保護用セルＰＣ＿１〜ＰＣ＿７が形成されている。この保護用セルＰＣは、機能回路５内の空きセル領域を利用して予め作りこんでおく。
図６に示すように、各保護用セルＰＣと、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴとは、集積回路１の金属配線層において配線ＬＳを設けることによって、必要に応じて接続可能であり、これにより保護用セルＰＣを有効化できるようになっている。すなわち、配線ＬＳを結線しない状態で集積回路１が完成した後、この集積回路のＥＳＤ保護回路（前述した集積回路２と同一の保護機能）のみで十分なＥＳＤ耐性が確保されていることが判明した場合には、各保護用セルＰＣと、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴとを接続しない。逆に、配線ＬＳを結線しない状態で集積回路１が完成した後、この集積回路のＥＳＤ保護回路のみで十分なＥＳＤ耐性が確保されていないことが判明した場合には、各保護用セルＰＣと、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴとを配線ＬＳによって接続して、各保護用セルＰＣを動作可能な状態にする。
【００１９】
保護用セルＰＣは、ＥＳＤイベントが発生したときに、配線Ｌ１を流れるサージ電流をＧＮＤ端子へ引き込むことができるように設計される。
この保護用セルＰＣのいくつかの回路構成例について、図７〜９を参照して説明する。図７〜９は、保護用セルＰＣの一例を示す回路図であって、（ａ）は、保護用セルＰＣを無効にした場合の配線を含む図、（ｂ）は、保護用セルＰＣを有効にした場合の配線を含む図を示す。
【００２０】
この集積回路１では、図７〜９の各図の（ａ）に示すような配線の状態で、保護用セルＰＣが機能回路５の空きセル領域に予め形成されている。そして、この配線の状態でＥＳＤ試験を行い、十分なＥＳＤ耐性が確保されていないことが判明した場合には、集積回路１の配線層の設計変更を行って、各図の（ｂ）に示すような配線の状態にする。すなわち、その配線層の設計変更では、各図の（ａ）に示す配線ＬＤ（保護用セルＰＣの入力端子ＩＮとＧＮＤ端子とを結ぶ配線）を除去し、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴと保護用セルＰＣの入力端子ＩＮとの間の配線ＬＳ（図６参照）を設ける。
図７〜９の各図の（ａ）に示す状態では、保護用セルＰＣの入力端子ＩＮは常に接地電位となっており、保護用セルＰＣは機能しない。
【００２１】
以下、保護用セルＰＣが機能する場合、すなわち、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴと各保護用セルＰＣの入力端子ＩＮとの間の配線ＬＳが設けられ、かつ、各保護用セルＰＣの配線が図７〜９の（ｂ）に示すような場合について、保護用セルＰＣの構成および動作について順に説明する。
【００２２】
図７に例示する保護用セルＰＣは、単一のＮＭＯＳトランジスタＱ２０のみによって構成される。ＮＭＯＳトランジスタＱ２０のドレインは、ＶＤＤ端子に接続される。すなわち、ＮＭＯＳトランジスタＱ２０のドレインは、機能回路５の周囲の配線Ｌ１に接続されているのと等価である。ＮＭＯＳトランジスタＱ２０のソースは、ＧＮＤ端子に接続される。ＮＭＯＳトランジスタＱ２０のゲートは、入力端子ＩＮを介して、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴに接続される。したがって、ＥＳＤトリガ検出回路１０にてＥＳＤイベントが検出され、その出力端子ＴＲ＿ＯＵＴがＨレベルになると、保護用セルＰＣ内のＮＭＯＳトランジスタＱ２０がオンし、配線Ｌ１に流れるサージ電流をＧＮＤ端子へ引き込む。
【００２３】
図８に例示する保護用セルＰＣは、インバータを構成するＰＭＯＳトランジスタＱ２１およびＮＭＯＳトランジスタＱ２２と、ＰＭＯＳトランジスタＱ２３とを有する。インバータの入力には入力端子ＩＮが接続され、インバータの出力はＰＭＯＳトランジスタＱ２３のゲートに接続される。ＰＭＯＳトランジスタＱ２３のソースは、ＶＤＤ端子に接続される。すなわち、ＮＭＯＳトランジスタＱ２０のソースは、機能回路５の周囲の配線Ｌ１に接続されているのと等価である。ＰＭＯＳトランジスタＱ２３のドレインは、ＧＮＤ端子に接続される。この保護用セルＰＣのインバータ入力は、入力端子ＩＮを介して、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴに接続される。したがって、ＥＳＤトリガ検出回路１０にてＥＳＤイベントが検出され、その出力端子ＴＲ＿ＯＵＴがＨレベルになると、インバータの出力がＬレベルとなって、ＰＭＯＳトランジスタＱ２３がオンし、配線Ｌ１に流れるサージ電流をＧＮＤ端子へ引き込む。
【００２４】
図９に例示する保護用セルＰＣは、図８に示した保護用セルＰＣと比較すると、ＮＭＯＳトランジスタＱ２４が追加された点でのみ異なる。このＮＭＯＳトランジスタＱ２４のドレインは、ＰＭＯＳトランジスタＱ２３のドレインと接続される。ＮＭＯＳトランジスタＱ２４のソースは、ＧＮＤ端子に接続される。ＮＭＯＳトランジスタＱ２４のゲートは、保護用セルＰＣの入力端子ＩＮに接続される。この保護用セルＰＣでは、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴがＨレベルのときには、ＰＭＯＳトランジスタＱ２３およびＮＭＯＳトランジスタＱ２４がともにオンし、配線Ｌ１に流れるサージ電流をＧＮＤ端子へ引き込む。
【００２５】
なお、図８および図９に例示した保護用セルＰＣでは、入力部にインバータを設けているが、入力端子ＩＮの論理レベル（すなわち、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴの論理レベル）を反転できるゲート回路（論理回路）であればよく、たとえばＮＡＮＤ回路やＮＯＲ回路によって形成することもできる。
また、図７に示した保護用セルＰＣの回路は、電流駆動能力が大きいＮＭＯＳトランジスタのみで構成されており、電流駆動能力およびセルの占有面積を考慮すると最も好ましい。
【００２６】
［集積回路１の動作］
次に、機能回路５内の保護用セルＰＣを有効にした場合の集積回路１のＥＳＤ保護動作について、図１０を参照して説明する。
図１０は、集積回路１の入出力端子にＥＳＤイベントが発生したときのＥＳＤサージ電流の流れを示す図である。なお、図１０では、パッドＰ１にＥＳＤイベントが発生した場合を想定している。
図１０に示すように、パッドＰ１にＥＳＤイベントが発生すると、パッドＰ１から流れるＥＳＤサージ電流は、ノードＮ１を介してダイオードＤ１を順方向に流れた後、配線Ｌ１を流れる。配線Ｌ１の電圧上昇に伴い、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴがＨレベルになるとＮＭＯＳトランジスタＱ１がオンするので、配線Ｌ１と配線Ｌ０とが短絡する。これにより、配線Ｌ１を流れるサージ電流は、配線Ｌ０に導かれるとともに、順方向に接続されたダイオードＤ４とノードＮ２とを介して、接地されたパッドＰ２に流れ込む。
【００２７】
一方、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴがＨレベルになると、機能回路５内の各保護用セルＰＣ＿１〜ＰＣ＿７内におけるＶＤＤ端子とＧＮＤ端子間のトランジスタ（たとえば図７に例示した保護用セルＰＣでは、ＮＭＯＳトランジスタＱ２０に相当）がオンするので、配線Ｌ１を流れるサージ電流の一部は、配線ＬＳを通して、各保護用セルからＧＮＤ端子へ流れ込む。
このように、機能回路５内の保護用セルＰＣを有効にした場合の集積回路１では、パッドＰ１から流れるＥＳＤのサージ電流は、機能回路５の周囲の電流経路だけではなく、機能回路５内部の保護用セルＰＣを経由した複数の電流経路に分散してＧＮＤ端子に放出されるので、保護用セルＰＣを無効にした場合（配線ＬＳを結線しない場合）と比較して、機能回路５のＥＳＤ耐性が向上する。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態の集積回路１によれば、機能回路５内の空きセル領域に予め保護用セルＰＣを作りこんでおき、必要に応じて、配線層の設計変更のみによって集積回路のＥＳＤ耐性を向上させることができる。したがって、一旦完成した集積回路に対してＥＳＤ試験を行い、その完成した集積回路のＥＳＤ耐性が低いことが判明した場合であっても、集積回路の下地層のマスクを作り直すという設計変更が必要ない。
【００２９】
なお、本実施形態の集積回路１において、ＥＳＤトリガ検出回路１０を含め、ＮＭＯＳトランジスタＱ１を含むＥＳＤ保護回路が機能回路５の外部に設けられているが、これに限られず、機能回路５内部に設けてもよい。
【００３０】
また、本実施形態の集積回路１において、機能回路５の外部に設けられたＥＳＤ保護回路は一例に過ぎず、その他のＥＳＤ保護回路を適用することもできる。すなわち、本実施形態において、機能回路５の外部に設けられたＥＳＤ保護回路は、基本的なＥＳＤ保護機能を備えた回路を実現するための一例に過ぎず、その基本的なＥＳＤ保護機能から、配線層のみの変更によってさらに高いＥＳＤ保護機能を備えた集積回路へと、比較的簡便に変更できる点が本発明の主旨である。
したがって、図５における保護用セルＰＣ＿１〜ＰＣ＿７の中の１つの保護用セルのみの入力端子ＩＮと、ＥＳＤトリガ検出回路１０の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴとを予め結線しておき、ＥＳＤ試験の評価結果次第で、残りの保護用セルの入力端子ＩＮを出力端子ＴＲ＿ＯＵＴと結線することによりＥＳＤ耐性を高めるようにしてもよい。かかる構成では、図５におけるＮＭＯＳトランジスタＱ１は必要ない。
【００３１】
［変形例］
以下、本実施形態の集積回路における、保護用セルＰＣの好ましい配置について、図１１を参照して説明する。図１１は、第１の実施形態の集積回路の好ましい回路構成を示す平面図である。
図１１に示す集積回路において、機能回路５内の保護用セルＰＣが形成される領域（保護用セル領域）は、機能回路５の領域（コア領域）の端部に配置される。図１１では、ＥＳＤトリガ検出回路１０を含む領域（静電気検出領域）は、コア領域よりも外部に形成されているが、コア領域の内部に形成されていてもよい。
このように、各保護用セルＰＣを機能回路５の領域の端部に配置することで、ＶＤＤ端子とＧＮＤ端子間の電流経路の総和を最短とすることができる。したがって、ＥＳＤイベントが発生した際のサージ電流を流れる経路のインピーダンスを極力小さくすることができるので、保護用セルをコア領域内にランダムに配置した場合と比較して、集積回路のＥＳＤ耐性をさらに向上させることが可能となる。
【００３２】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の半導体集積回路の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態の半導体集積回路（後述する集積回路３）は、機能回路の内部が２電源によって動作する点で、第１の実施形態の集積回路１と異なる。２電源で動作する半導体集積回路は、近年では比較的一般的な構成となりつつある。たとえば、外部機器とのインタフェースを行う入出力部は３．３Ｖの電源電圧で動作し、その他の内部回路は１．２Ｖの電源電圧で動作するというような半導体集積回路の設計が行われる。
【００３３】
［集積回路３（第２の実施形態）の構成］
以下、第２の実施形態の集積回路３の構成について、図１２および図１３を参照して説明する。この集積回路３は、第１の電源電位ＶＤＤ１と第２の電源電位ＶＤＤ２の２電源によって動作する。
図１２および図１３は、本実施形態の集積回路３の回路構成を示す平面図である。なお、図１２は、保護用セルＰＣを無効にした場合を示し、図１３は、保護用セルＰＣを有効にした場合を示す。
【００３４】
図１２に示す集積回路３は、特定の機能を実現するための機能回路６が中心に配置され、その機能回路６の周囲に、入出力端子（パッドＰ３，Ｐ４、ＶＤＤ１端子（電源電位ＶＤＤ１）、ＶＤＤ２端子（電源電位ＶＤＤ２）、ＧＮＤ端子（接地電位ＧＮＤ）等）とＥＳＤ保護回路とが設けられる。機能回路６はセルベースの集積回路である。
【００３５】
以下、集積回路３のＥＳＤ保護回路について説明する。このＥＳＤ保護回路は、配線Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２と、ダイオードＤ５〜Ｄ８と、ＥＳＤトリガ検出回路１０，１１（静電気検出部）と、ＮＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２とを含む。
リング状の配線Ｌ０（接地配線）は、機能回路６の周囲に設けられ、ＧＮＤ端子に接続される。リング状の配線Ｌ１（電源配線）は、配線Ｌ０の周囲に設けられ、ＶＤＤ１端子に接続される。リング状の配線Ｌ２（電源配線）は、配線Ｌ１の周囲に設けられ、ＶＤＤ２端子に接続される。すなわち、配線Ｌ１，Ｌ２は、配線Ｌ０の周囲において、機能回路６が形成される領域（コア領域）の外側に向かって順に、２つの電源電位ＶＤＤ１，ＶＤＤ２の各々に対応して接続されるようにして設けられている。
【００３６】
パッドＰ３から機能回路６への配線ＬＰ３上には、バッファＢＵＦ１が設けられる。この配線ＬＰ３上のノードＮ３には、ダイオードＤ５，Ｄ６が接続される。すなわち、ダイオードＤ５のアノードがノードＮ３に接続され、ダイオードＤ５のカソードが配線Ｌ２に接続される。ダイオードＤ６のアノードが配線Ｌ０に接続され、ダイオードＤ６のカソードがノードＮ３に接続される。
パッドＰ４から機能回路６への配線ＬＰ４上には、バッファＢＵＦ２が設けられる。この配線ＬＰ４上のノードＮ４には、ダイオードＤ７，Ｄ８が接続される。すなわち、ダイオードＤ７のアノードがノードＮ４に接続され、ダイオードＤ７のカソードが配線Ｌ１に接続される。ダイオードＤ８のアノードが配線Ｌ０に接続され、ダイオードＤ８のカソードがノードＮ４に接続される。
【００３７】
ＥＳＤトリガ検出回路１１は、配線Ｌ１と配線Ｌ０との間に設けられ、電源電位ＶＤＤ１によって動作する。ＥＳＤトリガ検出回路１２は、配線Ｌ２と配線Ｌ０との間に設けられ、電源電位ＶＤＤ２によって動作する。ＥＳＤトリガ検出回路１１，１２は、入出力端子を介したＥＳＤイベントの発生を検出する回路である。なお、各ＥＳＤトリガ検出回路は、図２に示したＥＳＤトリガ検出回路１０と同様の回路で構成することができる。
【００３８】
ＮＭＯＳトランジスタＱ１１は、配線Ｌ０と配線Ｌ１との間に設けられる。すなわち、ＮＭＯＳトランジスタＱ１１のドレインは配線Ｌ１（電源電位ＶＤＤ１）に接続され、ソースは配線Ｌ０（接地電位ＧＮＤ）に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＱ１１のゲートは、ＥＳＤトリガ検出回路１１の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴ１に接続される。このＮＭＯＳトランジスタＱ１１は、ＥＳＤトリガ検出回路１１の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴ１がハイレベル（Ｈレベル）になるとオンし、ＥＳＤによるサージ電流を配線Ｌ１から配線Ｌ０へ導く役割を有している。
【００３９】
ＮＭＯＳトランジスタＱ１２は、配線Ｌ０と配線Ｌ２との間に設けられる。すなわち、ＮＭＯＳトランジスタＱ１２のドレインは配線Ｌ２（電源電位ＶＤＤ２）に接続され、ソースは配線Ｌ０（接地電位ＧＮＤ）に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＱ１２のゲートは、ＥＳＤトリガ検出回路１２の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴ２に接続される。このＮＭＯＳトランジスタＱ１２は、ＥＳＤトリガ検出回路１２の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴ２がハイレベル（Ｈレベル）になるとオンし、ＥＳＤによるサージ電流を配線Ｌ２から配線Ｌ０へ導く役割を有している。
【００４０】
図１２に示す集積回路３では、機能回路６内の第１のサブ領域６１に３個の保護用セルＰＣ＿１１〜ＰＣ＿１３が配置され、機能回路６内の第２のサブ領域６２に４個の保護用セルＰＣ＿２１〜ＰＣ＿２４が配置されている。なお、第１のサブ領域６１は、機能回路６内において、電源電位ＶＤＤ１にて動作するセルが形成されている領域である。第２のサブ領域６２は、機能回路６内において、電源電位ＶＤＤ２にて動作するセルが形成されている領域である。保護用セルは、各サブ領域の空きセル領域を利用して予め作りこんでおく。
なお、保護用セルＰＣ＿１１〜ＰＣ＿１３の各々は、図７〜９に示した保護用セルと同様の回路を、電源電位ＶＤＤ１で動作するように構成して実現することができる。保護用セルＰＣ＿２１〜ＰＣ＿２４の各々は、図７〜９に示した保護用セルと同様の回路を、電源電位ＶＤＤ２で動作するように構成して実現することができる。
【００４１】
第１の実施形態と同様に、各保護用セルＰＣと、ＥＳＤトリガ検出回路１１，１２の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴ１，ＴＲ＿ＯＵＴ２とは、集積回路３の金属配線層において、それぞれ配線ＬＳ１，ＬＳ２を設けることによって、必要に応じて接続可能であり、これにより保護用セルＰＣを有効化できるようになっている（図１３参照）。集積回路３が動作する２つの電源電位ごとに、すなわち、コア領域内のサブ領域ごとに独立に、保護用セルＰＣを有効化または無効化することができるように構成されている。
【００４２】
［集積回路３の動作］
次に、機能回路６内の保護用セルＰＣを有効にした場合の集積回路３のＥＳＤ保護動作について、図１４を参照して説明する。
図１４は、集積回路１の入出力端子にＥＳＤイベントが発生したときのＥＳＤサージ電流の流れを示す図である。なお、図１４では、ＶＤＤ１端子にＥＳＤイベントが発生した場合を想定している。
図１４に示すように、ＶＤＤ１端子にＥＳＤイベントが発生すると、ＶＤＤ１端子の電圧上昇し、ＥＳＤトリガ検出回路１１の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴ１がＨレベルになるので、ＮＭＯＳトランジスタＱ１がオンする。したがって、ＥＳＤのサージ電流は、ＮＭＯＳトランジスタＱ１１のドレインからソースに向かって流れた後、配線Ｌ０を経由して、接地されたＧＮＤ端子に流れ込む。
【００４３】
一方、ＥＳＤトリガ検出回路１１の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴ１がＨレベルになると、第１のサブ領域６１内の各保護用セルＰＣ＿１１〜ＰＣ＿１３内のトランジスタ（たとえば図７に例示した保護用セルＰＣでは、ＮＭＯＳトランジスタＱ２０に相当）がオンするので、サージ電流の一部は、配線ＬＳ１を通して、各保護用セルからＧＮＤ端子へ流れ込む。
このように、第１のサブ領域６１内の保護用セルＰＣを有効にした場合の集積回路３では、ＶＤＤ１端子から流れるＥＳＤのサージ電流は、機能回路６の周囲の電流経路だけではなく、第１のサブ領域６１内の保護用セルＰＣを経由した複数の電流経路に分散してＧＮＤ端子に放出されるので、保護用セルＰＣを無効にした場合（配線ＬＳ１を結線しない場合）と比較して、機能回路６のＥＳＤ耐性が向上する。
【００４４】
以上、ＶＤＤ１端子にＥＳＤイベントが発生した場合について説明したが、同様のことがＶＤＤ２端子ついても言える。すなわち、第２のサブ領域６２内の保護用セルＰＣを有効にした場合の集積回路３では、ＶＤＤ２端子から流れるＥＳＤのサージ電流は、機能回路６の周囲の電流経路だけではなく、第２のサブ領域６２内の保護用セルＰＣ＿２１〜ＰＣ＿２４を経由した複数の電流経路に分散してＧＮＤ端子に放出されるので、保護用セルＰＣを無効にした場合（配線ＬＳ２を結線しない場合）と比較して、機能回路６のＥＳＤ耐性が向上する。
【００４５】
なお、集積回路３において、パッドＰ３，Ｐ４にＥＳＤイベントが発生した場合には、機能回路６の外部のサージ電流経路は、第１の実施形態において説明したのと同様である。
たとえばパッドＰ３にＥＳＤイベントが発生した場合、図１５に示すようにサージ電流が流れる。すなわち、パッドＰ３から流れるＥＳＤサージ電流は、ノードＮ３およびバッファを介してダイオードＤ５を順方向に流れた後、配線Ｌ２を流れる。配線Ｌ２の電圧上昇に伴い、ＥＳＤトリガ検出回路１２の出力端子ＴＲ＿ＯＵＴ２がＨレベルになるとＮＭＯＳトランジスタＱ１２がオンするので、配線Ｌ２と配線Ｌ０とが短絡する。これにより、配線Ｌ２を流れるサージ電流は、配線Ｌ０に導かれるとともに、順方向に接続されたダイオードＤ８とノードＮ４とを介してＧＮＤ端子に流れ込む。その際、サージ電流は、第２のサブ領域６２内の保護用セルＰＣ＿２１〜ＰＣ＿２４を経由した複数の電流経路に分散してＧＮＤ端子に放出される。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態の集積回路３は、機能回路６が２電源によって動作し、機能回路６内において異なる電源電位によって動作する領域（第１のサブ領域６１、第２のサブ領域６２）の各々の空きセル領域に、予め保護用セルＰＣを作り込まれる。したがって、第１の実施形態と同様、必要に応じて、配線層の設計変更のみによって集積回路のＥＳＤ耐性を向上させることができる。したがって、一旦完成した集積回路に対してＥＳＤ試験を行い、その完成した集積回路のＥＳＤ耐性が低いことが判明した場合であっても、集積回路の下地層のマスクを作り直すという設計変更が必要ない。
【００４７】
［変形例］
以下、本実施形態の集積回路における、保護用セルＰＣの好ましい配置について、図１６を参照して説明する。図１６は、第２の実施形態の集積回路の好ましい回路構成を示す平面図である。
図１６に示す集積回路において、機能回路６内の保護用セルＰＣが形成される領域（保護用セル領域）は、機能回路６の領域（コア領域）内において、２つの電源電位ＶＤＤ１，ＶＤＤ２で動作するサブ領域６１，６２の端部に配置される。図１６において、保護用セルＰＣ１は電源電位ＶＤＤ１で動作するセルであり、保護用セルＰＣ２は電源電位ＶＤＤ２で動作するセルである。ＥＳＤトリガ検出回路１１，１２を含む領域（静電気検出領域）は、図１６ではコア領域よりも外部に形成されているが、コア領域の内部に形成されていてもよい。
このように、各保護用セルＰＣを機能回路６内の各サブ領域の端部に配置することで、ＶＤＤ１端子とＧＮＤ端子間の電流経路、および、ＶＤＤ２端子とＧＮＤ端子間の電流経路の総和を最短とすることができる。したがって、ＥＳＤイベントが発生した際のサージ電流を流れる経路のインピーダンスを極力小さくすることができるので、保護用セルをコア領域内にランダムに配置した場合と比較して、集積回路のＥＳＤ耐性をさらに向上させることが可能となる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成及びシステムは本実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更や、他のシステムへの適応なども含まれる。
たとえば、第２の実施形態では２電源によって動作する半導体集積回路について説明したが、この技術分野の当業者であれば、上述した各実施形態の記載に基づいて３電源以上で動作する半導体集積回路へ容易に拡張することが可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】参照回路としての集積回路の回路構成を示す平面図である。
【図２】ＥＳＤトリガ検出回路の一例を示す回路図である。
【図３】ＥＳＤトリガ検出回路の動作を説明するための波形図である。
【図４】参照回路としての集積回路の入出力端子にＥＳＤイベントが発生したときのＥＳＤサージ電流の流れを示す図である。
【図５】第１の実施形態の集積回路の回路構成（保護用セル有効）を示す平面図である。
【図６】第１の実施形態の集積回路の回路構成（保護用セル無効）を示す平面図である。
【図７】保護用セルの一例を示す回路図である。
【図８】保護用セルの一例を示す回路図である。
【図９】保護用セルの一例を示す回路図である。
【図１０】第１の実施形態の集積回路の入出力端子にＥＳＤイベントが発生したときのＥＳＤサージ電流の流れを示す図である。
【図１１】第１の実施形態の集積回路の好ましい回路構成を示す平面図である。
【図１２】第２の実施形態の集積回路の回路構成（保護用セル有効）を示す平面図である。
【図１３】第２の実施形態の集積回路の回路構成（保護用セル無効）を示す平面図である。
【図１４】第２の実施形態の集積回路の入出力端子にＥＳＤイベントが発生したときのＥＳＤサージ電流の流れを示す図である。
【図１５】第２の実施形態の集積回路の入出力端子にＥＳＤイベントが発生したときのＥＳＤサージ電流の流れを示す図である。
【図１６】第２の実施形態の集積回路の好ましい回路構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１〜３…集積回路（半導体集積回路）
４〜６…機能回路
ＰＣ…保護用セル
Ｌ０〜Ｌ２…配線
１０〜１２…ＥＳＤトリガ検出回路（静電気検出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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