JP2000357775A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JP2000357775A
JP2000357775A JP11170744A JP17074499A JP2000357775A JP 2000357775 A JP2000357775 A JP 2000357775A JP 11170744 A JP11170744 A JP 11170744A JP 17074499 A JP17074499 A JP 17074499A JP 2000357775 A JP2000357775 A JP 2000357775A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
diodes
voltage
well region
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11170744A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taichi Hoshino
太一 星野
Yasushi Hamazawa
靖史 濱澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP11170744A priority Critical patent/JP2000357775A/en
Publication of JP2000357775A publication Critical patent/JP2000357775A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress electrostatic breakdown of an LSI and prevent bad influence on internal circuits even if a high-voltage input signal is received, by connecting an end of a pair of two diodes series-connected in mutually opposite direction to a pad while the other end is connected to a power source line, wherein the diodes are formed in a well region of an input protection circuit. SOLUTION: Because of the presence of diodes D1, D2 that are reverse biased in both directions between an input pad 5a and a power source line +VDD, an input signal can be received in the voltage range up to the voltage at which either of the diodes breaks down without being influenced by the bilaterally reverse-biased diodes. Clamping of the input signal is not generated with this configuration. In addition, since the diodes D1, D2 are formed in a well region W, the substrate is reverse biased, and the influence on the circuits formed in other regions can be suppressed. Moreover, breakdown of the diodes due to electrostatic breakdown voltage is predominantly taken place in the diodes D1, D2 in the well region W, and adequate electrostatic protection can be prepared.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置に関
し、詳しくは、他のLSIよりも動作電源電圧が低いL
SIを含む電子デバイスにおいて、このLSIの静電破
壊を抑止するとともに高い電圧の入力信号を受けたとき
に内部回路の動作に悪影響を与えにくい入力保護回路を
有するような半導体装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device having an operating power supply voltage lower than that of another LSI.
The present invention relates to a semiconductor device including an electronic device including an SI that has an input protection circuit that suppresses electrostatic breakdown of the LSI and that does not adversely affect the operation of an internal circuit when receiving a high-voltage input signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ(パソコ
ン)や携帯型パソコン(ノートパソコン)、モバイル電
子機器、携帯電話装置やPHSなどでは、消費電力の低
減のために、内部にDSP(デジタル・シグナル・プロ
セッサ)をはじめとする1.8V程度で動作するLSI
が内蔵されている。しかも、長時間駆動を確保するため
に、使用される電池は、リチウム電池等であって、その
電源電圧は、+4.0V以上になる。また、コントロー
ラ等の各種のデジタルICでは、その動作電圧が3V乃
至5Vであり、結果として、内部に複数の電源電圧仕様
のICが混在するのが現状である。一方、LSIデバイ
スは、形成パターンの微細化により、静電破壊に対する
耐圧が低下する傾向にある。
2. Description of the Related Art In recent years, personal computers (PCs), portable personal computers (notebook PCs), mobile electronic devices, mobile telephones, PHSs, and the like have internal DSPs (Digital Signal Processors) to reduce power consumption. ) And other LSIs operating at about 1.8V
Is built-in. Moreover, in order to ensure long-time operation, a battery used is a lithium battery or the like, and its power supply voltage is +4.0 V or more. In addition, various digital ICs such as a controller have an operating voltage of 3 V to 5 V, and as a result, ICs having a plurality of power supply voltage specifications are mixed therein. On the other hand, in an LSI device, the breakdown voltage against electrostatic breakdown tends to decrease due to the miniaturization of the formed pattern.

【0003】通常、従来のLSIチップの入力端子ある
いは入出力信号端子(I/O端子)に接続されるパッド
部分には、電源側に順方向に、グランド側に逆方向には
ダイオードが入力保護回路として挿入されている。ま
た、オープンドレイン出力端子の静電破壊の保護回路と
しては、特開平5−121679号において、互いに逆
方向に直列接続したダイオードを出力端子と電源ライン
との間に挿入する回路が公知である。
Normally, a diode connected to an input terminal or an input / output signal terminal (I / O terminal) of a conventional LSI chip is provided with a diode in a forward direction to a power supply side and a diode in a reverse direction to a ground side. Inserted as a circuit. As a protection circuit against electrostatic breakdown of an open drain output terminal, a circuit in which diodes connected in series in opposite directions are inserted between an output terminal and a power supply line is known in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-121679.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】電源1.8V程度で動
作するLSIでは、他のLSIとの関係でその入力端子
電圧が電源電圧以上になることがあるために、そのよう
な入力端子の保護回路には、電源側に順方向に挿入され
るダイオードが削除されている。それは、入力信号が電
源電圧でクランプされることを抑止するためである。特
に、電池により電源電圧が低下したときなどには、入力
アナログ電圧等がクランプされるので、前記のようなダ
イオードを挿入することができなくなる。さらに、この
種のアナログ信号処理のLSI(あるいはIC)を含む
半導体装置(回路)では、通常、動作電源電圧が相違す
るLSIデバイス間の一方の出力側か、入力側にレベル
変換回路が必要になる。しかし、このような回路の挿入
は、本来必要な回路の集積面積の低下を招く問題があ
る。
In an LSI operating at a power supply of about 1.8 V, the input terminal voltage may be higher than the power supply voltage in relation to other LSIs. In the circuit, a diode inserted in the forward direction on the power supply side is omitted. This is to prevent the input signal from being clamped by the power supply voltage. In particular, when the power supply voltage is reduced by a battery, the input analog voltage and the like are clamped, so that the above-described diode cannot be inserted. Further, in a semiconductor device (circuit) including an LSI (or IC) for this kind of analog signal processing, a level conversion circuit is usually required on one output side or input side between LSI devices having different operation power supply voltages. Become. However, there is a problem that such insertion of a circuit causes a reduction in an integrated area of a circuit originally required.

【0005】そこで、特開平5−121679号のよう
に、互いに逆方向に直列接続したダイオードを入力端子
と電源ラインとの間に挿入することが考えられる。しか
し、図6(a)、(b)に特開平5−121679号の
内容を示すように、これは、電源ラインが半導体基板
(サブストレート)となるので、半導体基板側に静電破
壊電流が流み、それが他の回路に流れるために1.8V
程度で動作するLSIが混在する回路では十分な静電保
護ができない問題がある。なお、図(a)は、特開平5
−121679号の実施例としての回路図、図(b)
は、そのダイオード形成領域の断面図である。ところ
で、静電破壊の試験においては、静電破壊電圧の印加の
場合に実際の状態に近づけるために、電源ライン+Vcc
を共通にして各LSIの試験が行われる。前記のような
電源1.8V程度で動作するLSIが混在する回路で
は、そのLSIが電源側に順方向に挿入されるダイオー
ドがない入力端子から印加される電圧に対して耐静電破
壊電圧が低くなり、静電破壊に弱い問題がある。この発
明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するも
のであって、他のLSIよりも動作電源電圧が低いLS
Iを含む電子デバイスにおいて、このLSIの静電破壊
を抑止するとともに高い電圧の入力信号を受けたときに
内部回路の動作に悪影響を与えにくい入力保護回路を有
する半導体装置を提供することにある。
Therefore, it is conceivable to insert diodes connected in series in opposite directions between the input terminal and the power supply line as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-121679. However, as shown in FIGS. 6A and 6B, since the power supply line is a semiconductor substrate (substrate), an electrostatic breakdown current is generated on the semiconductor substrate side. 1.8V because it flows to other circuits
However, there is a problem that sufficient electrostatic protection cannot be performed in a circuit in which LSIs that operate at the same level are mixed. In addition, FIG.
FIG. 1B is a circuit diagram as an example of the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the diode formation region. By the way, in the electrostatic breakdown test, in order to approximate the actual state when the electrostatic breakdown voltage is applied, the power supply line + Vcc
Are tested for each LSI. In a circuit in which an LSI that operates at a power supply of about 1.8 V is mixed as described above, the LSI has a higher electrostatic breakdown voltage than a voltage applied from an input terminal having no diode inserted in the power supply side in the forward direction. And has a problem of being weak to electrostatic breakdown. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, and to reduce the operating power supply voltage of other LSIs.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having an input protection circuit that suppresses electrostatic breakdown of an LSI and that does not adversely affect the operation of an internal circuit when receiving a high-voltage input signal in an electronic device including I.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明の半導体装置の構成は、半導体基板に形成さ
れたウエル領域と、このウエル領域に形成され互いに逆
方向に直列接続された2つのダイオードとを備えてい
て、これらダイオードの一端がパッドに接続され、他端
電源ラインに接続された入力保護回路を有するものであ
る。
In order to achieve this object, a semiconductor device according to the present invention comprises a well region formed in a semiconductor substrate and a well region formed in the well region and connected in series in opposite directions to each other. And an input protection circuit having one end connected to a pad and the other end connected to a power supply line.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】このような構成のこの発明の半導
体装置にあっては、入力パッドと電源ラインとの間に双
方向に逆バイアスされてダイオードが存在しているの
で、双方向で逆バイアス動作となり、いずれかのダイオ
ードが降伏する電圧までの範囲で入力信号を受けること
ができる。これにより入力信号のクランプは発生しな
い。半導体基板は、通常、電源ラインあるいはグランド
ラインが基板(サブストレート)に採られるので、入力
端子に高い電圧が印加されたときにサブストレートを介
して同時に形成された他の回路にそれによる電流が流れ
悪影響を与えることがあるが、ウエル領域内にダイオー
ドを形成することで、サブストレートは、逆バイアス状
態になり、他の領域に形成された回路への影響を抑制す
ることができる。しかも、静電破壊電圧によるダイオー
ドの降伏は、ウエル領域のダイオードが優先して動作す
る。その結果、動作電圧が他の回路と相違し、例えば、
1.8V程度で動作するLSIが混在する回路において
も、入力側にレベル変換回路を設けなく、十分に静電保
護が可能な回路を実現できる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a semiconductor device according to the present invention having such a configuration, a diode is bidirectionally reverse-biased between an input pad and a power supply line. A bias operation is performed, and an input signal can be received in a range up to a voltage at which any diode breaks down. As a result, no input signal is clamped. In a semiconductor substrate, a power supply line or a ground line is usually taken on a substrate (substrate), so that when a high voltage is applied to an input terminal, a current caused by the circuit is simultaneously supplied to other circuits formed through the substrate. Although the flow may be adversely affected, the formation of the diode in the well region causes the substrate to be in a reverse-biased state, thereby suppressing the influence on circuits formed in other regions. Moreover, the breakdown of the diode due to the electrostatic breakdown voltage is performed preferentially by the diode in the well region. As a result, the operating voltage is different from other circuits, for example,
Even in a circuit in which LSIs operating at about 1.8 V coexist, it is possible to realize a circuit capable of sufficiently protecting the static electricity without providing a level conversion circuit on the input side.

【0008】[0008]

【実施例】図1は、この発明の半導体装置を適用した半
導体装置の回路構成の説明図であり、図2は、その製造
工程の説明図、図3は、この発明の半導体装置を適用し
た他の半導体装置の回路構成の説明図、図4は、その製
造工程の説明図である。図1において、1は、電源電圧
5Vで動作するアナログ信号処理回路を内蔵するLSI
であり、2は、電源電圧1.8Vで動作するDSPであ
る。そして、3は、これらにそれぞれの動作電圧の電力
を供給するレギュレータ、DC/DCコンバータ等を有
する電源回路のICである。なお、4は、電池である。
ここで、DSP2の入力端子2aには、LSI1の出力
端子1aから信号がシリアルに入力され、DSP2の出
力端子2b〜2nから処理結果のデータがバス7を介し
て他の回路あるいはLSI1等に戻される。このような
半導体装置において、DSP2の入力端子2aには、入
力保護回路5が設けられている。この入力保護回路5
は、入力端子2aに接続されたパッド5aと入力回路6
のnチャネルMOSトランジスタQのゲートとの接続ラ
イン5bに接続され、設けられている。この回路は、こ
の接続ライン5bと電源ライン+VDDとの間に互いに逆
方向に直列接続されたダイオードD1,D2、そして、接
続ライン5bとグランドGND側とに逆方向に挿入され
たダイオードD3とからなる。なお、接続ライン5bに
おいて、トランジスタQのゲートの手前に設けられた抵
抗Rは、保護抵抗である。
1 is an explanatory diagram of a circuit configuration of a semiconductor device to which the semiconductor device of the present invention is applied, FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process thereof, and FIG. 3 is a diagram to which the semiconductor device of the present invention is applied. FIG. 4 is an explanatory diagram of a circuit configuration of another semiconductor device, and FIG. 4 is an explanatory diagram of a manufacturing process thereof. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an LSI having a built-in analog signal processing circuit operating at a power supply voltage of 5V.
Reference numeral 2 denotes a DSP that operates at a power supply voltage of 1.8 V. Reference numeral 3 denotes a power supply circuit IC having a regulator, a DC / DC converter, and the like for supplying power of the respective operating voltages thereto. 4 is a battery.
Here, a signal is serially input from an output terminal 1a of the LSI 1 to an input terminal 2a of the DSP 2, and data of a processing result is returned from the output terminals 2b to 2n of the DSP 2 to another circuit or the LSI 1 via the bus 7. It is. In such a semiconductor device, an input protection circuit 5 is provided at the input terminal 2a of the DSP 2. This input protection circuit 5
Is the pad 5a connected to the input terminal 2a and the input circuit 6
And connected to the connection line 5b with the gate of the n-channel MOS transistor Q. This circuit comprises diodes D1, D2 connected in series in the opposite direction between the connection line 5b and the power supply line + VDD, and a diode D3 inserted in the opposite direction to the connection line 5b and the ground GND. Become. In the connection line 5b, the resistor R provided before the gate of the transistor Q is a protection resistor.

【0009】ここでは、ダイオードD1,D2は、カソー
ド同士が接続され、フローティングされた状態になるウ
エル領域Wの内部に形成されている。ここで、電源ライ
ン+VDD側に接続された逆方向のダイオードD2は、逆
方向降伏電圧が14V〜15V程度であるので、その保
護耐圧電圧は、1Vf( 0.7)を加えて、15V〜
16V程度になる。これにより、アナログ信号処理回路
を内蔵するLSI1の出力端子1aからの出力信号は、
電源ラインVDDとの間に相互に逆方向のダイオードD2
があるので、電池4等の電圧が低下したとしてもクラン
プされることはなく、レベル変換回路を媒介せずにLS
I1とDSP2とを直接出入力接続することが可能にな
る。また、電源ラインVDDに対する逆耐電圧は、15V
〜16V程度になるので、通常の静電破壊電圧に対して
の保護回路として動作する。しかも、これらダイオード
D1,D2は、電源ラインと入力端子の間に印加される正
負両方向の電圧に対して作用する。これによりダイオー
ドが接続されていない状態と同様な状態で入力信号をL
SI1から受けることができる。次に、このようなダイ
オードD1,D2の形成について説明する。なお、ダイオ
ードD3については、半導体基板上の別の領域に割り当
てられ、形成されることになるが、これについては従来
と同様であるのでその説明は割愛する。図2は、ダイオ
ードD1,D2についての形成工程の断面図である。な
お、レジストや絶縁膜によるマスク工程、レジストや絶
縁膜のエッジング工程などについては公知であるので省
略してある。以下では各工程の主要な部分のみを説明す
る。
Here, the diodes D1 and D2 are formed inside a well region W in which the cathodes are connected to each other and are in a floating state. Here, since the reverse breakdown voltage of the reverse diode D2 connected to the power supply line + VDD side is about 14V to 15V, its protection breakdown voltage is 1Vf (0.7) plus 15V to
It becomes about 16V. Thus, the output signal from the output terminal 1a of the LSI 1 having the built-in analog signal processing circuit is
Diodes D2 in opposite directions between power supply line VDD
Therefore, even if the voltage of the battery 4 or the like drops, it is not clamped, and LS
It is possible to directly connect the I1 and the DSP2 in and out. The reverse withstand voltage for the power supply line VDD is 15 V
Since it becomes about 16 V, it operates as a protection circuit against a normal electrostatic breakdown voltage. Moreover, these diodes D1 and D2 act on both positive and negative voltages applied between the power supply line and the input terminal. As a result, the input signal is set to L in a state similar to a state where the diode is not connected.
It can be received from SI1. Next, formation of such diodes D1 and D2 will be described. The diode D3 is allocated and formed in another region on the semiconductor substrate. However, since this is the same as the conventional one, the description is omitted. FIG. 2 is a cross-sectional view of a process of forming the diodes D1 and D2. It should be noted that a masking process using a resist or an insulating film, an edging process for the resist or the insulating film, and the like are well known and have been omitted. Hereinafter, only the main part of each step will be described.

【0010】入力保護回路5として、P−sub(P型サ
ブストレート)半導体基板(以下基板)50にNの埋込
み層(B/L)51を形成してそれを熱拡散させ、埋込
み層(B/L)51の周囲にP層形成領域としてP+
ち込みあるいは塗布する(工程(A))。次に、エピタ
キシャル成長により埋込み層(B/L)51と素子分離
のためのP+層51aを形成する(工程(B))。次に
-のエピタキシャル層(Epi)としてN-領域52が
形成される領域を酸化膜で覆って、P−sub基板50上
のP層形成領域にP+打ち込みあるいは塗布して、その
後に酸化膜を除去してN-エピタキシャル層としてN-
域52、さらにその外側に素子分離層(ISO)52b
をそれぞれ形成する。さらにNの埋込み層51を底面と
してN-領域52の外周側面の内側に拡散分離領域とし
てN+の拡散分離領域53を形成する(工程(C))。
この拡散分離領域53がN-領域52に対して平面から
みて円形あるいは矩形の側面外周のウオールとなり、N
の埋込み層51を底面としてウエル領域Wが形成され、
その内部に形成される層をフローティング状態にする。
そして、このときその外側と素子分離層(ISO)52
bとの間にエピタキシャル層52が同時に形成される。
As an input protection circuit 5, an N buried layer (B / L) 51 is formed on a P-sub (P-type substrate) semiconductor substrate (hereinafter referred to as a substrate) 50, and is thermally diffused to form a buried layer (B). / L) P + is implanted or applied as a P layer forming region around the periphery of 51 (step (A)). Next, a buried layer (B / L) 51 and a P + layer 51a for element isolation are formed by epitaxial growth (step (B)). Then N - N epitaxial layer as (Epi) - a region where the region 52 is formed over an oxide layer, and P + implant or applied to the P layer forming region on P-sub substrate 50, followed by oxidation The film is removed to form an N region 52 as an N epitaxial layer, and further an element isolation layer (ISO) 52 b outside the N region 52.
Are formed respectively. Further, an N + diffusion separation region 53 is formed as a diffusion separation region inside the outer peripheral side surface of the N region 52 with the N buried layer 51 as a bottom surface (step (C)).
This diffusion isolation region 53 becomes a wall on the outer periphery of a circular or rectangular side surface when viewed from a plane with respect to the N region 52,
Well region W is formed with the buried layer 51 as a bottom surface,
The layer formed therein is brought into a floating state.
At this time, the outside and the element isolation layer (ISO) 52
b, an epitaxial layer 52 is formed at the same time.

【0011】なお、拡散分離領域53は、Nの埋込み層
51の幅に対応させてN-領域52の側面周囲に設けら
れるものであって、ここでは、このウエル領域において
-領域52をコレクタとするバイポーラトランジスタ
を形成したときにそのコレクタウオール(collec
tor wall)となる。次に、N-領域52の表面
側にP+打ち込みあるいは塗布し、それを拡散させて形
成されてP型のベース領域54a,54bが設けられる
(工程(D))。そして、これらベース領域54a,5
4bには絶縁酸化膜56が設けられ、ベース領域54
a,54bの表面上部に設けられた絶縁酸化膜56のエ
ッチングされた部分に配線層55a,55bが形成され
る(工程(E))。この場合、ベース領域54a,54
bには、さらにエミッタ領域は形成されない。
The diffusion isolation region 53 is provided around the side surface of the N region 52 corresponding to the width of the N buried layer 51. In this case, the N region 52 is When a bipolar transistor is formed, the collector wall (collect
to wall). Next, P + is implanted or coated on the surface side of the N region 52 and diffused to form P-type base regions 54a and 54b (step (D)). Then, these base regions 54a, 5
4b, an insulating oxide film 56 is provided.
Wiring layers 55a and 55b are formed on the etched portions of insulating oxide film 56 provided on the upper surfaces of a and 54b (step (E)). In this case, the base regions 54a, 54
No emitter region is formed in b.

【0012】これによりN-領域52がウエル領域Wと
されかつそれがバイポーラトランジスタのコレクタとな
り、ベース領域54a,54bとの間には、コレクタが
それぞれのダイオードのカソードとなり、ベースがアノ
ードとなる相互に逆方向の図1のダイオードD1,D2が
形成される(図5(a)参照)。このようなダイオード
D1,D2について、例えば、図5(a)に示すように、
配線層55aをパッド5aに接続しかつ接続ライン5b
として内部配線とし、配線層55bを電源ライン+VDD
に接続する。これによりパッド5aが電源ライン+VDD
より高くなると、ウエル領域W(N -領域52)がサブ
ストレート(p−sub)50より電圧が高くなるの
で、サブストレート(p−sub)50側が逆バイアス
状態となり、ダイオードD1,D2がウエル領域Wにより
フローティングにされた状態になる。このとき、ダイオ
ードD2を形成しているベース領域54b側も逆バイア
ス状態になる。逆バイアス電圧印加による降伏は、サブ
ストレート50側のP層よりも同じウエル領域Wの内部
にあるダイオードD2のベースのP層の方がダイオード
D1のベース領域54aに接近していてベース領域54
aからの距離及びベース領域54aに対する接触面積が
小さいので、先に降伏する。その結果、静電破壊するよ
うな高い電圧を受けてもサブストレート(p−sub)
50を介して他の回路に影響を与えにくく、内部回路が
容易に保護される。また、降伏電圧以下の高い電圧を受
けてもサブストレート50は、逆バイアス状態になるの
で、他の領域に形成された回路への影響がほとんどな
い。
Thus, N-The region 52 is a well region W
And it becomes the collector of a bipolar transistor.
Between the base regions 54a and 54b.
Becomes the cathode of each diode, the base is an anode
The diodes D1 and D2 of FIG.
It is formed (see FIG. 5A). Such a diode
Regarding D1 and D2, for example, as shown in FIG.
Connecting wiring layer 55a to pad 5a and connecting line 5b
And the wiring layer 55b is connected to the power supply line + VDD.
Connect to As a result, the pad 5a is connected to the power supply line + VDD.
As the height increases, the well region W (N -Area 52) is sub
The voltage is higher than the straight (p-sub) 50
And the substrate (p-sub) 50 side is reverse biased.
State and the diodes D1 and D2 are
It will be in a floating state. At this time,
The side of the base region 54b forming the base D2 is also a reverse via.
State. The breakdown due to reverse bias voltage
Inside the same well region W than the P layer on the straight 50 side
P2 of the base of diode D2
The base region 54 is close to the base region 54a of D1.
a and the contact area with the base region 54a
Because it is small, surrender first. As a result, it will cause electrostatic breakdown
Substrate (p-sub) even when receiving high voltage
It is hard to affect other circuits through 50,
Easily protected. Also, if a high voltage below the breakdown voltage is
Substrate 50 will be in reverse bias
And has little effect on circuits formed in other areas.
No.

【0013】図4は、アノード同士を接続して相互に逆
方向に直列接続したダイオードD1,D2の例である。そ
の作用は、図1と同様であるので、割愛する。なお、こ
れは、縦型にnpn型トランジスタを形成してそれを逆
方向に接続された2つのダイオードとして利用する例で
ある。図5は、これらダイオードの製造工程であり、工
程(A)〜(C)までは図2と同様であるので割愛す
る。工程(D)では、トランジスタの場合と同様にN-
領域52の内側に表面側に拡散形成されたP型(P+
のベース領域54が設けられる。そして、P型のベース
領域54の表面内側に拡散形成されてN+のエミッタ領
域57が設けられる。また、これと同時に、コレクター
ウオールを形成している拡散分離領域53にもN+のコ
ンタクト領域53aがこのとき形成される(工程
(E))。そして、これらエミッタ領域57とコンタク
ト領域53aには絶縁酸化膜56が設けられ、エミッタ
領域57とコンタクト領域53aの表面上部の絶縁酸化
膜56がエッチングされて配線層58a,58bが形成
される(工程(F))。
FIG. 4 shows an example of diodes D1 and D2 in which anodes are connected to each other and connected in series in opposite directions. The operation is the same as that of FIG. Note that this is an example in which an npn-type transistor is formed in a vertical type and is used as two diodes connected in opposite directions. FIG. 5 shows the steps of manufacturing these diodes. Steps (A) to (C) are the same as those in FIG. In the step (D), N
P type (P + ) diffused and formed on the surface side inside the region 52
Is provided. Then, an N + emitter region 57 is provided by being diffused inside the surface of the P-type base region 54. At the same time, an N + contact region 53a is also formed at this time in the diffusion isolation region 53 forming the collector wall (step (E)). An insulating oxide film 56 is provided on the emitter region 57 and the contact region 53a, and the insulating oxide film 56 on the upper surface of the emitter region 57 and the contact region 53a is etched to form wiring layers 58a and 58b (step). (F)).

【0014】これによりN-領域52がウエル領域Wで
かつコレクタとなり、エミッタ領域57とベース領域5
4との間に、そして、ベース領域54とコレクタ(N-
領域52)との間に相互に逆方向の図4のダイオードD
1,D2が形成される(図5(b)参照)。このようなダ
イオードD1,D2について、例えば、図5に示すよう
に、配線層58bをパッド5aに接続し、かつ接続ライ
ン5bとして内部配線とし、配線層58aを電源ライン
+VDDに接続する。これによりパッド5aが電源ライン
+VDDより高くなると、ウエル領域W(N -領域52)
がサブストレート(p−sub)50より電圧が高くな
るので、逆バイアス状態となり、ダイオードD1,D2が
ウエル領域Wによりフローティング状態になる。このと
き、ダイオードD1を形成しているベース領域54側も
逆バイアス状態になる。逆バイアス電圧印加による降伏
は、ベース領域54側が先になる。それは、通常、半導
体にトランジスタを形成する場合には、サブストレート
50側のP層よりも同じウエルWの内部にあるベース領
域の方がP+の濃度が高いからである。すなわち、濃度
の高いベース側が先に降伏する。その結果、静電破壊す
るような高い電圧を受けてもサブストレート(p−su
b)50を介して他の回路に影響を与えにくく、内部回
路が容易に保護される。また、降伏電圧以下の高い電圧
を受けてもサブストレート50は、逆バイアス状態にな
るので、他の領域に形成された回路への影響がほとんど
ない。なお、この回路は、前記とは逆に、配線層58a
側をパッド5aに接続し、かつ接続ライン5bとして内
部配線とし、配線層58bを電源ライン+VDDに接続す
ると、エミッタ−ベース間が逆バイアスされることにな
り、エミッタ領域の濃度とベース領域の濃度との関係で
より保護耐圧10V前後と、より低い降伏電圧の回路と
して利用することができる。そこで、保護回路の耐圧が
低い場合には、このような接続が有効になる。
Thus, N-The region 52 is a well region W
And a collector, and the emitter region 57 and the base region 5
4 and between the base region 54 and the collector (N-
4. The diode D of FIG.
1 and D2 are formed (see FIG. 5B). Such a da
Regarding the ions D1 and D2, for example, as shown in FIG.
Then, the wiring layer 58b is connected to the pad 5a, and the connection line is connected.
5b is an internal wiring, and the wiring layer 58a is a power supply line.
Connect to + VDD. As a result, the pad 5a is connected to the power line
+ VDD, the well region W (N -Region 52)
Has a higher voltage than the substrate (p-sub) 50
Therefore, a reverse bias state occurs, and the diodes D1 and D2
The well region W enters a floating state. This and
The base region 54 forming the diode D1
It becomes a reverse bias state. Breakdown by applying reverse bias voltage
Comes first on the base region 54 side. It is usually semi-conductive
When forming transistors in the body, the substrate
Base area in the same well W than the P layer on the 50 side
The area is P+Is high. That is, the concentration
The higher base side surrenders first. As a result, electrostatic breakdown
Substrate (p-su)
b) It is less likely to affect other circuits via 50,
Roads are easily protected. Also, a high voltage below the breakdown voltage
Substrate 50 is in a reverse bias state
Therefore, there is almost no effect on circuits formed in other areas.
Absent. It should be noted that, contrary to the above, this circuit
Side to the pad 5a, and the inside as a connection line 5b.
Wiring, and connect the wiring layer 58b to the power supply line + VDD.
Then, the emitter-base is reverse biased.
The relationship between the concentration of the emitter region and the concentration of the base region.
A circuit with a protection voltage of around 10 V and a lower breakdown voltage
You can use it. Therefore, the withstand voltage of the protection circuit
If low, such a connection is valid.

【0015】以上説明してきたが、図1の実施例では、
P−sub基板に対してウエル領域を形成して保護回路を
形成するダイオードをフローティング状態にしてダイオ
ードを降伏させて静電保護をし、P−sub基板に影響を
与えないようにし、図2の実施例では、ウエル領域に縦
にトランジスタを形成して、P−sub基板に影響を与え
ないようにしているが、基板は、N−sub基板であって
もこの発明は適用できる。この場合には、それぞれN型
領域がP型領域になり、P型領域がN型領域になる。
As described above, in the embodiment of FIG.
A well region is formed with respect to the P-sub substrate, a diode forming a protection circuit is formed in a floating state, and the diode is broken down to perform electrostatic protection so as not to affect the P-sub substrate. In the embodiment, the transistor is formed vertically in the well region so as not to affect the P-sub substrate, but the present invention can be applied even if the substrate is an N-sub substrate. In this case, each N-type region becomes a P-type region, and each P-type region becomes an N-type region.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、入力パッドと電源ラインとの間に双方
向に逆バイアスされてダイオードが存在しているので、
双方向で逆バイアス動作となり、いずれかのダイオード
が降伏する電圧までの範囲で入力信号を受けることがで
きる。これにより入力信号のクランプは発生しない。半
導体基板は、通常、電源ラインあるいはグランドライン
が基板(サブストレート)に採られるので、入力端子に
高い電圧が印加されたときにサブストレートを介して同
時に形成された他の回路にそれによる電流が流れ悪影響
を与えることがあるが、ウエル領域内にダイオードを形
成することで、サブストレートは、逆バイアス状態にな
り、他の領域に形成された回路への影響を抑制すること
ができる。しかも、静電破壊電圧によるダイオードの降
伏は、ウエル領域のダイオードが優先して動作する。そ
の結果、動作電圧が他の回路と相違し、例えば、1.8
V程度で動作するLSIが混在する回路においても、入
力側にレベル変換回路を設けなく、十分に静電保護が可
能な回路を実現できる。
As can be understood from the above description, in the present invention, since the diode is bidirectionally reverse-biased between the input pad and the power supply line,
Reverse bias operation is performed in both directions, and an input signal can be received in a range up to a voltage at which any diode breaks down. As a result, no input signal is clamped. In a semiconductor substrate, a power supply line or a ground line is usually taken on a substrate (substrate), so that when a high voltage is applied to an input terminal, a current caused by the circuit is simultaneously supplied to other circuits formed through the substrate. Although the flow may be adversely affected, the formation of the diode in the well region causes the substrate to be in a reverse-biased state, thereby suppressing the influence on circuits formed in other regions. Moreover, the breakdown of the diode due to the electrostatic breakdown voltage is performed preferentially by the diode in the well region. As a result, the operating voltage is different from other circuits, for example, 1.8
Even in a circuit in which LSIs operating at about V are mixed, it is possible to realize a circuit capable of sufficiently protecting the static electricity without providing a level conversion circuit on the input side.

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

【図1】図1は、この発明の半導体装置を適用した半導
体装置の回路構成の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a circuit configuration of a semiconductor device to which a semiconductor device of the present invention is applied.

【図2】図2は、その製造工程の説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of the manufacturing process.

【図3】図3は、この発明の半導体装置を適用した他の
半導体装置の回路構成の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a circuit configuration of another semiconductor device to which the semiconductor device of the present invention is applied.

【図4】図4は、その製造工程の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the manufacturing process.

【図5】図5は、その形成された保護ダイオードの配線
形態の説明図であり、(a)は、図2の製造工程に対応
する説明図、(b)は、図4の製造工程に対応する説明
図である。
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams of a wiring form of the formed protection diode, wherein FIG. 5A is an explanatory diagram corresponding to the manufacturing process of FIG. 2, and FIG. It is a corresponding explanatory view.

【図6】図6は、従来の出力側の保護回路部の一例の説
明図であり、(a)は、その回路図、(b)は、そのダ
イオード形成領域の断面図である。
FIGS. 6A and 6B are explanatory diagrams of an example of a conventional output-side protection circuit section. FIG. 6A is a circuit diagram thereof, and FIG. 6B is a cross-sectional view of a diode forming region thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…LSI、2…DSP、2a…入力端子、3…電源回
路、4…電池、5…入力保護回路、5a…パッド、5b
…接続ライン、6…入力回路、50…半導体基板(P−
sub)、51…埋込み層(B/L)、10…入力保護
回路、51…埋込み層(B/L)、52…N-領域、5
3…拡散分離領域、52…N-領域、53…拡散分離領
域、54…N+のエミッタ領域、54,54a,54b
…ベース領域、55a,55b…配線層、58…エミッ
タ領域、D1,D2,D3…ダイオード。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... LSI, 2 ... DSP, 2a ... input terminal, 3 ... power supply circuit, 4 ... battery, 5 ... input protection circuit, 5a ... pad, 5b
... connection line, 6 ... input circuit, 50 ... semiconductor substrate (P-
sub), 51: buried layer (B / L), 10: input protection circuit, 51: buried layer (B / L), 52: N - region, 5
3 ... diffusion isolation region, 52 ... N - region, 53 ... diffusion isolation region, 54 ... N + emitter region, 54, 54a, 54b
... Base region, 55a, 55b. Wiring layer, 58. Emitter region, D1, D2, D3.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 BE07 BH02 BH04 BH06 BH12 BH13 CA10 EZ01 EZ14 EZ20 5F048 AA02 AC07 AC10 BA12 BE03 BH01 CA03 CA07 CA12 CC01 CC06 CC15  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page F term (reference) 5F038 BE07 BH02 BH04 BH06 BH12 BH13 CA10 EZ01 EZ14 EZ20 5F048 AA02 AC07 AC10 BA12 BE03 BH01 CA03 CA07 CA12 CC01 CC06 CC15

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力信号を受けるパッドに対して入力保護
回路が形成された半導体基板を有する半導体装置におい
て、 前記半導体基板に形成されたウエル領域と、このウエル
領域に形成され互いに逆方向に直列接続された2つのダ
イオードとを備え、これらダイオードの一端が前記パッ
ドに接続され、他端電源ラインに接続された前記入力保
護回路を有することを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a semiconductor substrate in which an input protection circuit is formed for a pad for receiving an input signal, wherein a well region formed in the semiconductor substrate and a well region formed in the well region are serially connected in opposite directions. A semiconductor device comprising: two connected diodes; one end of each of the diodes being connected to the pad, and the other end being connected to a power supply line.
【請求項2】前記電源ラインの電圧は、他の半導体装置
の電源ラインの電圧よりも低いものである請求項1記載
の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a voltage of the power supply line is lower than a voltage of a power supply line of another semiconductor device.
【請求項3】前記ウエル領域の表面側に2つのベース領
域が形成されこの2つのベース領域にエミッタ領域を形
成することなく前記ウエル領域をコレクタとするバイポ
ーラトランジスタが形成され、前記ダイオードは、前記
バイポーラトランジスタにおいて前記ベース領域をそれ
ぞれのアノードとし、前記コレクタ領域を共通に接続さ
れたカソードとするものであり、前記ウオール領域には
コレクタウオールが形成されている請求項2記載の半導
体装置。
3. A bipolar transistor in which two base regions are formed on the surface side of the well region, and a bipolar transistor having the well region as a collector is formed without forming an emitter region in the two base regions. 3. The semiconductor device according to claim 2, wherein in the bipolar transistor, the base region serves as each anode, and the collector region serves as a commonly connected cathode, and a collector wall is formed in the wall region.
【請求項4】前記ウエル領域の表面側から縦方向にエミ
ッタ領域、ベース領域が順次形成され前記ウエル領域を
コレクタとするバイポーラトランジスタが形成され、前
記ダイオードは、前記バイポーラトランジスタにおいて
前記エミッタ領域と前記コレクタ領域とがそれぞれのカ
ソードとされ、前記ベース領域を共通に接続されたアノ
ードとするものであり、前記ウオール領域にはコレクタ
ウオールが形成されている請求項2記載の半導体装置。
4. A bipolar transistor is formed by sequentially forming an emitter region and a base region in the vertical direction from a surface side of the well region, and a bipolar transistor having the well region as a collector is formed. 3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a collector region serves as each cathode, and the base region serves as an anode connected in common, and a collector wall is formed in the wall region.
JP11170744A 1999-06-17 1999-06-17 Semiconductor device Pending JP2000357775A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11170744A JP2000357775A (en) 1999-06-17 1999-06-17 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11170744A JP2000357775A (en) 1999-06-17 1999-06-17 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000357775A true JP2000357775A (en) 2000-12-26

Family

ID=15910594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11170744A Pending JP2000357775A (en) 1999-06-17 1999-06-17 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000357775A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010129893A (en) * 2008-11-28 2010-06-10 Sony Corp Semiconductor integrated circuit
JP2010205871A (en) * 2009-03-03 2010-09-16 Fujitsu Semiconductor Ltd Electrostatic protection circuit, and semiconductor device
JP2013074230A (en) * 2011-09-29 2013-04-22 Renesas Electronics Corp Semiconductor device, and sip device using the same
JP2014051904A (en) * 2012-09-06 2014-03-20 Rohm Co Ltd Signal detection circuit, and igniter

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010129893A (en) * 2008-11-28 2010-06-10 Sony Corp Semiconductor integrated circuit
US8093623B2 (en) 2008-11-28 2012-01-10 Sony Corporation Semiconductor integrated circuit
JP2010205871A (en) * 2009-03-03 2010-09-16 Fujitsu Semiconductor Ltd Electrostatic protection circuit, and semiconductor device
JP2013074230A (en) * 2011-09-29 2013-04-22 Renesas Electronics Corp Semiconductor device, and sip device using the same
US9035360B2 (en) 2011-09-29 2015-05-19 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and SiP device using the same
US9337187B2 (en) 2011-09-29 2016-05-10 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device
JP2014051904A (en) * 2012-09-06 2014-03-20 Rohm Co Ltd Signal detection circuit, and igniter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6236087B1 (en) SCR cell for electrical overstress protection of electronic circuits
US7615826B2 (en) Electrostatic discharge protection semiconductor structure
US7049663B2 (en) ESD protection device with high voltage and negative voltage tolerance
US5675469A (en) Integrated circuit with electrostatic discharge (ESD) protection and ESD protection circuit
US6172403B1 (en) Electrostatic discharge protection circuit triggered by floating-base transistor
US20060157791A1 (en) ESD protection device
US6847059B2 (en) Semiconductor input protection circuit
US6215135B1 (en) Integrated circuit provided with ESD protection means
US7023676B2 (en) Low-voltage triggered PNP for ESD protection in mixed voltage I/O interface
KR100379286B1 (en) Semiconductor device having a protective circuit
JP2000357775A (en) Semiconductor device
JP3559075B2 (en) Polarity reversal protection device for integrated electronic circuits in CMOS technology
US6940104B2 (en) Cascaded diode structure with deep N-well and method for making the same
US20030230781A1 (en) Semiconductor device
JP2980108B2 (en) Logic well protection for components including integrated MOS power transistors
US20020089018A1 (en) Semiconductor device
US6414830B1 (en) ESD protection circuit for integrated circuit with operating voltages exceeding power supply voltages
JPH06104721A (en) Semiconductor integrated circuit
KR100270949B1 (en) Esd protection circuit for protecting inner circuit
JPH01214055A (en) Electrostatic breakdown protective device
US6538290B1 (en) Static protection device
US20010038126A1 (en) Structure for esd protection with single crystal silicon sided junction diode
JPH01191472A (en) Electrostatic breakdown preventive element
US7282780B2 (en) Semiconductor device
US11349017B2 (en) Bidirectional electrostatic discharge (ESD) protection device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040316

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060320

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060328

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060526

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060526

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070109

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070619