(57)【要約】【課題】保護素子が接続された入力端子から信号を入力する半導体装置及び信号入力回路に関し、ノイズなどから内部回路を確実に保護できる半導体装置及び信号入力回路を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、静電保護素子（１４）が接続された入力端子（１３ａ）から信号を入力する半導体装置（１００）において、所定の電位（Ｖcc）が印加され、入力端子（１３ａ）に入力される信号が過大になったときに、入力端子（１３ａ）を所定の電位（Ｖcc）に制限する寄生動作保護素子（Ｑ10）を、静電保護素子（１４）とともに形成する寄生動作保護素子領域（１１１）を有することを特徴とする。【選択図】  図１
2005109193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電保護素子が接続された入力端子から信号を入力する半導体装置において、
所定の電位が印加され、前記入力端子に入力される信号が過大になったときに、前記入力端子を該所定の電位に制限する寄生動作保護素子を前記静電保護素子とともに、形成する寄生動作保護素子領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記寄生動作保護素子領域は、前記静電保護素子に近接して形成されたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記寄生動作保護素子領域は、前記静電保護素子と内部回路との間の全周に亘って形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記寄生動作保護素子領域は、前記所定の電位を印加するための拡散領域を前記入力端子毎に設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記寄生動作保護素子は、前記入力端子の信号が所定レベルを超えたときにオンし、前記入力端子に前記所定の電位側から電流を供給する寄生動作保護トランジスタから構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の半導体装置
【請求項６】
前記寄生動作保護トランジスタは、コレクタが前記寄生動作保護素子領域であり、ベースが前記寄生動作保護素子領域を周囲と分離するための素子分離拡散領域であり、前記エミッタが前記保護素子に前記入力端子を接続するための拡散領域であることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記寄生動作保護トランジスタは、コレクタに前記所定の電位が印加され、ベースが基板電位とされ、エミッタに前記入力端子が接続された構成とされたことを特徴とする請求項５又は６記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に係り、特に、保護素子が接続された入力端子から信号を入力する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来の半導体装置の一例の平面構成図、図８は等価回路図を示す。
【０００３】
従来の半導体装置１は、半導体基板１１上に内部回路１２、端子パッド１３、静電保護素子（以下、単に保護素子と呼ぶ）１４、１５を形成した構成とされている（特許文献１参照）。
【０００４】
半導体基板１１は、Ｐ型半導体基板から構成され、その表面に埋め込み層や拡散層などを形成することにより、半導体回路が形成される。内部回路１２は、例えば、入力音声信号に応じてスピーカやヘッドフォンを駆動するためのドライブ回路であり、端子パッド１３のうち信号入力パッド１３ａから音声信号が入力される。内部回路１２は、信号入力パッド１３ａから入力された音声信号を増幅して出力する。内部回路１２で増幅された音声信号は、端子パッド１３のうち信号出力パッド１３ｂから出力される。
【０００５】
保護素子１４、１５は、端子パッド１３に入力される静電気などから内部回路１２を保護するための素子であり、ダイオードから構成される。保護素子１４は、正極性の静電ノイズから内部回路１２を保護するための素子であり、アノードが信号入力パッド１３ａに接続され、カソードには電源電圧Ｖccが印加されている。保護素子１５は、負極性の静電ノイズから内部回路１２を保護するための素子であり、カソードが信号入力パッド１３ａに接続され、アノードは接地電位ＧＮＤとされている。
【０００６】
信号入力パッド１３ａの印加電圧Ｖinが正極性の静電ノイズあるいは過大入力などにより、
Ｖin＝Ｖcc＋Ｖf
より大きくなると、保護素子１４がオンして、信号入力パッド１３ａから電流が保護素子１４を通して電源電圧Ｖcc側に流れる。なお、Ｖccは、電源電圧、Ｖfは、ダイオードの順方向電圧を示す。これによって、内部回路１２に過大電流が供給されること防止し、内部回路１２を過大電流から保護できる。
【０００７】
また、信号入力パッド１３ａの印加電圧Ｖinが正極性の静電ノイズあるいは過大入力などにより、
Ｖin＝−Ｖf
より低下すると、保護素子１４がオンして、信号入力パッド１３ａから電流が保護素子１４を通して接地ＧＮＤに流れる。これによって、内部回路１２から過大電流が引き込まれることを防止し、内部回路１２を過大電流から保護できる。
【特許文献１】実開平６−３８２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかるに、従来の半導体装置１には、図８に示すように保護素子１４によりＮＰＮトランジスタＱ0が構成されている。信号入力パッド１３ａに負極性の過大信号が入力されると、このＮＰＮトランジスタＱ0がオンする。この寄生のトランジスタがオンすると、電源電圧Ｖccから内部回路１２に電流が流れ込む。これによって、内部回路１２にサイリスタ構造ができやすい回路構成があると、内部回路１２に過電流が流れ、破壊に至る。また、破壊に至らない程度の電流であっても、内部回路１２に不要な寄生動作が発生し、出力波形が歪むなどの課題があった。
【０００９】
図９は内部回路１２への不要な寄生動作により生じる出力波形を示す図である。
【００１０】
例えば、信号入力パッド１３ａに負極性の過大信号が入力され、内部回路１２に不要な寄生動作が発生した場合には、信号出力パッド１３ｂから出力される出力信号の波形に図９に示すような折り返し波形が発生する。この折り返し波形によりスピーカやヘッドフォンを駆動した場合には、出力音声が歪むなどの課題があった。
【００１１】
また、従来の半導体装置では、通常、過大信号から半導体装置を保護するため、入力音声信号を、図８に破線で示すように外付け抵抗Ｒを介して入力パッドに供給していた。このため、外付け部品が必要となるなどの課題があった。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ノイズなどから内部回路を確実に保護できる半導体装置及び信号入力回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、静電保護素子（１４）が接続された入力端子（１３ａ）から信号を入力する半導体装置（１００）において、所定の電位（Ｖcc）が印加され、入力端子（１３ａ）に入力される信号が過大になったときに、入力端子（１３ａ）を所定の電位（Ｖcc）に制限する寄生素子（Ｑ10）を、静電保護素子（１４）とともに形成する寄生動作保護素子領域（１１１）を有することを特徴とする。
【００１４】
寄生動作保護素子領域（１１１）は、静電保護素子（１４）に近接して形成されたことを特徴とする。
【００１５】
また、寄生動作保護素子領域（１１１）は、静電保護素子（１４）と内部回路（１２）との間の全周に亘って形成されたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、寄生動作保護素子領域（１１１）は、所定の電位を印加するための拡散領域（１２３）を入力端子（１３ａ）毎に設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、寄生素子（Ｑ10）は、入力端子（１３ａ）の信号が所定レベルを超えたときにオンし、入力端子（１３ａ）に所定の電位（Ｖcc）側から電流を供給する寄生動作保護トランジスタ（Ｑ10）から構成されたことを特徴とする。
【００１８】
また、寄生素子を構成する寄生動作保護トランジスタ（Ｑ10）は、コレクタが寄生動作保護素子領域（１１１）であり、ベースが寄生動作保護素子領域（１１１）を周囲と分離するための素子分離拡散領域（１２４）であり、エミッタが静電保護素子（１４）に入力端子（１３ａ）を接続するための拡散領域であることを特徴とする。
【００１９】
また、寄生動作保護トランジスタ（Ｑ10）は、コレクタに所定の電位が印加され、ベースが基板電位とされ、エミッタに入力端子が接続された構成とされたことを特徴とする。
【００２０】
なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、請求の範囲が制限されるものではない。
【発明の効果】
【００２１】
上述の如く、本発明によれば、保護素子に近接して所定電位が印加される寄生動作保護素子領域を設け、保護素子と寄生動作保護素子領域とで入力端子への過大入力を吸収する寄生素子を形成することにより、入力端子への過大入力から内部回路を保護できる等の特長を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本発明の第１実施例の平面構成図、図２は本発明の第１実施例の要部の断面構成図、図３は本発明の第１実施例の等価回路図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２３】
本実施例の半導体装置１００は、内部回路１２と、端子パッド１３及び保護素子１４、１５との間に寄生動作保護素子領域１１１を形成した構成とされている。
【００２４】
寄生動作保護素子領域１１１は、内部回路１２の周囲の全周に亘って形成されており、埋め込み拡散領域１２１、エピタキシャル領域１２２、拡散領域１２３、素子分離拡散領域１２４から構成される。埋め込み拡散領域１２１は、高濃度のｎ型拡散領域として形成され、内部回路１２の周囲の全周に亘って形成されている。
【００２５】
また、エピタキシャル領域１２２は、埋め込み拡散領域１２１の上部に、ｎ型エピタキシャル層として形成されており、内部回路１２の周囲の全周に亘って形成されている。エピタキシャル領域１２２は、素子分離拡散領域１２４により周囲の領域と分離されている。
【００２６】
素子分離拡散領域１２４は、高濃度のｐ型拡散領域として形成され、エピタキシャル領域１２２の周囲の全周に亘って形成されている。素子分離拡散領域１２４には、接地ラインＬgnd1が接続され、接地電位ＧＮＤとされている。接地ラインＬgnd1は、寄生動作保護素子領域１１１と、端子パッド１３及び保護素子１４との間に配線されている。なお、接地ラインＬgnd1には、電源ラインＬvcc1が隣接して配線されている。
【００２７】
拡散領域１２３は、エピタキシャル領域１２２上の一部分に、高濃度のｎ型領域として形成されている。拡散領域１２３は、信号入力パッド１３ａが形成された位置に対応し、かつ、近接して形成されている。拡散領域１２３には、電源ラインＬvcc1から電源電圧Ｖccが印加されている。
【００２８】
上記寄生動作保護素子領域１１１は、コレクタがエピタキシャル領域１２２、ベースが素子分離拡散領域１２４、エミッタが保護素子１５を信号入力パッド１３ａに接続するための拡散領域１２３とされた寄生動作保護トランジスタＱ10を保護素子１４とともに形成している。
【００２９】
寄生動作保護トランジスタＱ10は、信号入力パッド１３ａの電位が負極性となるとオンし、信号入力パッド１３ａに電源ラインＬvcc1から電流を供給し、信号入力パッド１３ａの電位の低下を防止する。
【００３０】
なお、図２に示す断面図は、説明を簡略にするために横方向（同一方向）に保護素子１４、１５、寄生動作保護素子領域１１１を配置したものであり、保護素子１４、１５、寄生動作保護素子領域１１１の３つの素子は、共通の素子分離拡散素子領域１２４によって接続される。このため、図１に示すようにどの位置に配置しても図３に示す等価回路と同じ回路構成をとることができる。
【００３１】
図４は本発明の第１実施例の出力波形図を示す。
【００３２】
本実施例によれば、信号入力パッド１３ａに供給された信号が負極性側に過大となった場合でも、寄生動作保護トランジスタＱ10がオンすることにより接地電位ＧＮＤで制限されるので、図４に示すように内部回路１２の出力波形に折り返しは波形が生じることがない。よって、出力音声などがひずむことがなくなる。
【００３３】
なお、本実施例では、寄生動作保護素子領域１１１を内部回路１２の周囲の全周に亘って形成したが、信号入力パッド１３ａと内部回路１２との間にのみ形成するようにしてもよい。
【００３４】
図５は本発明の第２実施例の平面構成図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３５】
本実施例の半導体装置２００は、寄生動作保護素子領域２１１の形状が第１実施例と相違する。寄生動作保護素子領域２１１は、信号入力パッド１３ａと内部回路１２との間にのみ形成した構成とされている。なお、その両端は、内部回路１２の周囲に沿って延出した構成とされ、略コ字状に形成されている。
【００３６】
本実施例によれば、寄生動作保護素子領域２１１を不要な部分に形成する必要がないので、チップ面積を小さくできる。
【００３７】
また、本実施例では、寄生動作保護素子領域１１１を半導体基板１１の信号入力パッド１３ａが形成される辺を含めてコ字状に形成したが、信号入力パッド１３ａに対応する部分にだけ形成するようにしてもよい。
【００３８】
図６は本発明の第３実施例の平面構成図を示す。
【００３９】
本実施例の半導体装置３００は、寄生動作保護素子領域３１１の構成が第１実施例及び第２実施例とは相違する。本実施例の寄生素子形成領域３１１は、信号入力パッド１３ａ毎に設けられている。
【００４０】
本実施例によれば、信号入力パッド１３ａに対応して寄生動作保護素子領域３１１を作成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施例の平面構成図である。
【図２】本発明の第１実施例の要部の断面構成図である。
【図３】本発明の第１実施例の等価回路図である。
【図４】本発明の第１実施例の出力波形図である。
【図５】本発明の第２実施例の平面構成図である。
【図６】本発明の第３実施例の平面構成図である。
【図７】従来の半導体装置の一例の構成図である。
【図８】従来の半導体装置の一例の等価回路図である。
【図９】内部回路１２への不要な寄生動作により生じる出力波形を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００、２００、３００  半導体装置
１１  半導体基板、１２  内部回路
１３  端子パッド、１３ａ  信号入力パッド、１３ｂ  信号出力パッド
１４、１５  保護素子
１１１、２１１、３１１  寄生動作保護素子領域
Ｌvcc1、Ｌvcc2  電源ライン、Ｌgnd1、Ｌgnd2  接地ライン
【図１】
2005109193.tif 000003
【図２】
2005109193.tif 000004
【図３】
2005109193.tif 000005
【図４】
2005109193.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005109193.tif 000008
【図７】
2005109193.tif 000009
【図８】
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【図９】
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