JP2007042872A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ラッチアップ防止のためのガードリング構造を有する半導体集積回路に係り、特に半導体集積回路のパッド部と内部回路との間に設けられるガードリング構造に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit having a guard ring structure for preventing latch-up, and more particularly to a guard ring structure provided between a pad portion and an internal circuit of the semiconductor integrated circuit.
図5〜図7に従来例1〜3を示す。 Conventional examples 1 to 3 are shown in FIGS.
図5は、従来例1の集積回路である(特許文献1参照)。この集積回路には、ラッチアップ防止のための構造として、入出力トランジスタ領域100と内部トランジスタ領域101との間に、高電位側の電源VDDへ接続されたn+型拡散領域と、低電位側の電源Vssへ接続されたp+型拡散領域の2つの領域によるガードリング領域102が形成されている。 FIG. 5 shows an integrated circuit of Conventional Example 1 (see Patent Document 1). In this integrated circuit, as a structure for preventing latch-up, an n + -type diffusion region connected to the high-potential-side power supply V DD is provided between the input / output transistor region 100 and the internal transistor region 101, and a low potential. A guard ring region 102 is formed by two regions of the p + type diffusion region connected to the power supply V ss on the side.
図6は、従来例2の半導体装置である(特許文献2参照)。この半導体装置には、ラッチアップ防止のためのガードリング構造として、パッド部110と内部回路部111間に、高電位側の電源VDDに接続された高電位側ガードバンド112と、低電位側の電源VSSに接続された低電位側ガードバンド113が挿入されている。 FIG. 6 shows a semiconductor device of Conventional Example 2 (see Patent Document 2). In this semiconductor device, as a guard ring structure for preventing latch-up, a high-potential side guard band 112 connected to a high-potential-side power supply V DD between a pad section 110 and an internal circuit section 111, and a low-potential side the low potential side guard band 113 is inserted which is connected to the power source V SS.
図7(a)及び(b)は、従来例3の集積回路である(非特許文献1参照)。この集積回路には、図7(a)に示すようにパッド部(パッド、I/Oセル)120とコア(内部回路部)121との間に、ラッチアップ防止のための構造としてダブルガードリング122が形成されている。このダブルガードリング122は、図7(b)に示すように、PMOSトランジスタ123とNMOSトランジスタ124との間に挿入されるもので、高電位側の電源VDDに接続されたn+型ガードリング125と、低電位側の電源VSSに接続されたp+型ガードリング126とから構成されている。図7(b)の例では、n+型ガードリング125は、PMOSトランジスタ124側のNウェル内のソース・ドレインを構成するP+型拡散領域に隣接して形成されている。また、p+型ガードリング126は、NMOSトランジスタ側のPウェル内のソース・ドレインを構成するN+型拡散領域に隣接して形成されている。 FIGS. 7A and 7B show an integrated circuit of Conventional Example 3 (see Non-Patent Document 1). In this integrated circuit, as shown in FIG. 7A, a double guard ring is provided between the pad portion (pad, I / O cell) 120 and the core (internal circuit portion) 121 as a structure for preventing latch-up. 122 is formed. As shown in FIG. 7B, the double guard ring 122 is inserted between the PMOS transistor 123 and the NMOS transistor 124, and is an n + type guard ring connected to the power source V DD on the high potential side. 125, and a connected p + -type guard ring 126. the power supply V SS of the low potential side. In the example of FIG. 7B, the n + type guard ring 125 is formed adjacent to the P + type diffusion region that constitutes the source / drain in the N well on the PMOS transistor 124 side. The p + type guard ring 126 is formed adjacent to the N + type diffusion region constituting the source / drain in the P well on the NMOS transistor side.
このように、従来例1〜3のラッチアップ防止のための構造は全て、高電位に接続されたn+型ガードリングと低電位に接続されたp+型ガードリングを用いて、ダブルガードリングとする構造が基本となっている。
しかしながら、このように高電位と低電位を用いたダブルガードリング構造では、以下のような問題点がある。 However, the double guard ring structure using the high potential and the low potential has the following problems.
1)電位が異なる配線を用いるため、交差する部分では他の配線層を用いる必要があり、配線の自由度が低い。 1) Since wirings having different potentials are used, it is necessary to use another wiring layer at the intersecting portion, and the degree of freedom of wiring is low.
2)近年の集積回路では多電源化が一層進展しており、数種類の電源が一つの集積回路に用いられることが珍しくないが、このような場合、最高電位のみへ接続したガードリング構造では、例えば、それより低い電源へ接続されたn+型拡散領域との間で寄生素子が動作する可能性がある。これを防ぐためには、接続される電源ごとのn型拡散領域のレイアウトを考慮する必要があり、レイアウト設計が極めて不自由である。 2) In recent years, the number of power supplies has further increased in integrated circuits, and it is not uncommon for several types of power supplies to be used in one integrated circuit. In such a case, in the guard ring structure connected only to the highest potential, For example, there is a possibility that a parasitic element operates between an n + type diffusion region connected to a lower power supply. In order to prevent this, it is necessary to consider the layout of the n-type diffusion region for each power source to be connected, and the layout design is extremely inconvenient.
本発明は、以上のような問題点を克服するためのもので、一つの電位のみを用いて効果的に寄生素子の動作を防止しラッチアップ防止を実現する構造を提供する。 The present invention is for overcoming the above-described problems, and provides a structure that effectively prevents the operation of a parasitic element by using only one potential and prevents latch-up.
上記目的を達成するため、本発明に係る半導体集積回路は、半導体基板上に形成されたパッド部と内部回路部との間に、ラッチアップを防止するためのガードリング構造が挿入される半導体集積回路において、前記ガードリング構造は、前記半導体基板上に形成される第1導電型の2つの第1の拡散層と、前記半導体基板上の前記2つの第1の拡散層の間に挟まれて形成される第2導電型の第2の拡散層とを有し、前記2つの第1の拡散層と第2の拡散層は、前記ラッチアップを引き起こす寄生PNPトランジスタ構造を成すよう隣接して構成され、且つ、前記寄生PNPトランジスタ構造のベースとエミッタ間を短絡するよう互いに配線層を介して電気的に共通接続され、前記配線層は、前記パッド部を介して最低電位へ接続されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a semiconductor integrated circuit according to the present invention is a semiconductor integrated circuit in which a guard ring structure for preventing latch-up is inserted between a pad portion formed on a semiconductor substrate and an internal circuit portion. In the circuit, the guard ring structure is sandwiched between two first diffusion layers of the first conductivity type formed on the semiconductor substrate and the two first diffusion layers on the semiconductor substrate. A second diffusion layer of the second conductivity type formed, and the two first diffusion layers and the second diffusion layer are adjacent to each other to form a parasitic PNP transistor structure that causes the latch-up In addition, it is electrically connected to each other through a wiring layer so as to short-circuit between the base and emitter of the parasitic PNP transistor structure, and the wiring layer is connected to the lowest potential through the pad portion. And butterflies.
本発明において、前記半導体基板は、N型エピタキシャル領域が形成されたP型半導体基板であり、前記第1と第2の拡散層は前記N型エピタキシャル領域に形成され、前記第1の拡散層はP型であり、且つ、該第1の拡散層深さが前記N型エピタキシャル領域を介して前記P型半導体基板まで到達し、前記第2の拡散層はN型であってもよい。 In the present invention, the semiconductor substrate is a P-type semiconductor substrate in which an N-type epitaxial region is formed, the first and second diffusion layers are formed in the N-type epitaxial region, and the first diffusion layer is It may be P-type, and the first diffusion layer depth may reach the P-type semiconductor substrate via the N-type epitaxial region, and the second diffusion layer may be N-type.
本発明において、前記半導体基板は、P型エピタキシャル領域が形成されたP型半導体基板であり、該P型エピタキシャル領域に第3の拡散層が形成され、前記第1と第2の拡散層は、前記第3の拡散層内に、該第3の拡散層深さより浅く形成され、前記第1の拡散層はN型であり、前記第2の拡散層はP型であり、前記第3の拡散層はN型であってもよい。 In the present invention, the semiconductor substrate is a P-type semiconductor substrate in which a P-type epitaxial region is formed, a third diffusion layer is formed in the P-type epitaxial region, and the first and second diffusion layers are: The third diffusion layer is formed shallower than the depth of the third diffusion layer, the first diffusion layer is N-type, the second diffusion layer is P-type, and the third diffusion layer is formed. The layer may be N-type.
本発明において、前記半導体基板は、P型エピタキシャル領域が形成されたP型半導体基板であり、該P型エピタキシャル領域に第3の拡散層が形成され、前記第1と第2の拡散層は、前記第3の拡散層内に、該第3の拡散層深さより浅く形成され、前記第1の拡散層はP型であり、前記第2の拡散層はN型であり、前記第3の拡散層はN型であってもよい。 In the present invention, the semiconductor substrate is a P-type semiconductor substrate in which a P-type epitaxial region is formed, a third diffusion layer is formed in the P-type epitaxial region, and the first and second diffusion layers are: The third diffusion layer is formed shallower than the depth of the third diffusion layer, the first diffusion layer is P-type, the second diffusion layer is N-type, and the third diffusion layer is formed. The layer may be N-type.
本発明によれば、半導体集積回路のパッド部と内部回路部の間に挿入されるガードリング構造として、ラッチアップを引き起こす寄生PNPトランジスタ構造を構成し、エミッタ・ベース間を配線により短絡するようにしたため、エミッタ・ベース間に順方向電圧が生じる事態を回避することができ、これによりラッチアップを防止することができる。また、短絡する配線層は最低電位の1種類であるので、従来のように複数の電源電位によるレイアウトの不自由さを無くすことができる。 According to the present invention, a parasitic PNP transistor structure that causes latch-up is formed as a guard ring structure inserted between a pad portion and an internal circuit portion of a semiconductor integrated circuit, and the emitter and base are short-circuited by wiring. Therefore, a situation in which a forward voltage is generated between the emitter and the base can be avoided, thereby preventing latch-up. Further, since the wiring layer to be short-circuited is one kind of the lowest potential, the inconvenience of the layout due to a plurality of power supply potentials can be eliminated as in the prior art.
次に、本発明に係る半導体集積回路を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Next, the best mode for carrying out a semiconductor integrated circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
最初に、本発明の半導体集積回路で用いるラッチアップ防止の原理を説明する。 First, the principle of latch-up prevention used in the semiconductor integrated circuit of the present invention will be described.
一般に半導体集積回路において、ラッチアップは、図8(a)及び(b)に示すように、PNPN接合−所謂サイリスタ構造−が存在する場合に起こる。この場合、寄生PNPトランジスタTr1及び寄生NPNトランジスタTr2の存在が必須である。その他、ラッチアップが発生するためには、サイリスタ回路を起動するトリガーが存在すること、及び寄生PNPトランジスタTr1の電流増幅率をβ1、寄生NPNトランジスタTr2の電流増幅率をβ2としたときに、
β1×β2≧1・・・(1−1)
の条件を満たすことが必要である。ここで、寄生PNPトランジスタTr1のベース電流及びコレクタ電流をIb1及びIc1とし、寄生NPNトランジスタTr2のベース電流及びコレクタ電流をIb2及びIc2としたとき、電流増幅率β1、β2は、β1=Ic1/Ib1、β2=Ic2/Ib2となる。
In general, in a semiconductor integrated circuit, latch-up occurs when a PNPN junction-so-called thyristor structure-exists, as shown in FIGS. In this case, the presence of the parasitic PNP transistor Tr1 and the parasitic NPN transistor Tr2 is essential. In addition, in order for latch-up to occur, when there is a trigger for starting the thyristor circuit, and when the current amplification factor of the parasitic PNP transistor Tr1 is β1, and the current amplification factor of the parasitic NPN transistor Tr2 is β2,
β1 × β2 ≧ 1 (1-1)
It is necessary to satisfy the following conditions. Here, when the base current and collector current of the parasitic PNP transistor Tr1 are Ib1 and Ic1, and the base current and collector current of the parasitic NPN transistor Tr2 are Ib2 and Ic2, the current amplification factors β1 and β2 are β1 = Ic1 / Ib1. , Β2 = Ic2 / Ib2.
例えば、何らかのトリガーにより基板電位が上昇し、寄生NPNトランジスタTr2がONしたときに、寄生PNPトランジスタTr1との間では正帰還回路を形成するので、上記(1−1)の条件が満たされると、電流は寄生素子を熱的に破壊するまで流れ続ける。しかしながら、これらの寄生素子がバイポーラトランジスタであることに着目すると、ベース・エミッタ接合間に順方向バイアス電圧が必要であり、何らかの手段でこの順方向電圧が生じないようにできれば、ラッチアップは発生しない。 For example, when the substrate potential rises due to some trigger and the parasitic NPN transistor Tr2 is turned on, a positive feedback circuit is formed with the parasitic PNP transistor Tr1, so when the condition (1-1) is satisfied, The current continues to flow until the parasitic element is thermally destroyed. However, focusing on the fact that these parasitic elements are bipolar transistors, a forward bias voltage is required between the base and the emitter junction, and latch-up does not occur if the forward voltage is not generated by any means. .
その対策として、本発明では、意図的にラッチアップを引き起こす寄生PNPトランジスタ構造を構成し、そのPNPトランジスタのエミッタ・ベース間を配線層により短絡することで順方向電圧が生じないようにし、これによりラッチアップの発生を防止するものである。 As a countermeasure, in the present invention, a parasitic PNP transistor structure that intentionally causes latch-up is configured, and a forward voltage is not generated by short-circuiting between the emitter and base of the PNP transistor by a wiring layer. This prevents the occurrence of latch-up.
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1及び図4を参照して、本実施例による半導体集積回路を説明する。 The semiconductor integrated circuit according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施例は、P型基板上にN型エピ(エピタキシャル)層を持つ半導体集積回路に適用したものである。この集積回路は、パッド部と内部回路部(コア部)との間に、ガードリングを防止するためのガードリング構造が挿入される。このガードリング構造は、オーミックコンタクトを取るためのP+型拡散領域を持ち、P型基板まで到達する2つのP型拡散領域(第1の拡散層)と、2つのP型拡散領域により挟まれた、オーミックコンタクトを取るためのN+型拡散領域を持つN型拡散領域(第2の拡散層)とを備える。この構成において、2つのP+型拡散領域とN+拡散領域は、同一配線層により最低電位を供給するパッド部へ電気的に接続される構造を持つ。 This embodiment is applied to a semiconductor integrated circuit having an N-type epi (epitaxial) layer on a P-type substrate. In this integrated circuit, a guard ring structure for preventing a guard ring is inserted between the pad portion and the internal circuit portion (core portion). This guard ring structure has a P + type diffusion region for making ohmic contact, and is sandwiched between two P type diffusion regions (first diffusion layer) reaching the P type substrate and two P type diffusion regions. And an N-type diffusion region (second diffusion layer) having an N + -type diffusion region for making ohmic contact. In this configuration, the two P + -type diffusion regions and the N + diffusion region have a structure that is electrically connected to the pad portion that supplies the lowest potential by the same wiring layer.
図4は、本実施例の半導体集積回路内のガードリングの配置図を示す。 FIG. 4 is a layout diagram of guard rings in the semiconductor integrated circuit of this embodiment.
図4において、16は最低電位を供給するパッド部(最低電位供給パッド部)、17は最低電位供給パッド部16以外のパッド部(その他パッド部)、18は集積回路(半導体集積回路)、19はガードリング、20は内部回路部(コア部)である。図4に示す集積回路18において、ガードリング19は、最低電位のみを用いて、パッド部16、17と内部回路部20との間に挿入され、最低電位供給パッド部16に電気的に接続されている。 In FIG. 4, 16 is a pad portion for supplying a minimum potential (minimum potential supply pad portion), 17 is a pad portion other than the minimum potential supply pad portion 16 (other pad portions), 18 is an integrated circuit (semiconductor integrated circuit), 19 Is a guard ring, and 20 is an internal circuit part (core part). In the integrated circuit 18 shown in FIG. 4, the guard ring 19 is inserted between the pad portions 16 and 17 and the internal circuit portion 20 using only the lowest potential, and is electrically connected to the lowest potential supply pad portion 16. ing.
図1は、図4に示すガードリング19が設けられた集積回路18の断面図を示す。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of an integrated circuit 18 provided with the guard ring 19 shown in FIG.
図1において、1はP型基板、2はP型基板1上に形成されたN型エピ領域、3は素子分離のためのP型拡散領域(アイソレーション用P型拡散領域)である。また、4はP型拡散領域3のオーミックコンタクトを取るためのP+型拡散領域(オーミックコンタクト用P型拡散領域)、5はN型エピ領域2のオーミックコンタクトを取るためのN+型拡散領域(オーミックコンタクト用N型拡散領域)である。さらに、6は、P+型拡散部の電気的接続を取るためのP型拡散部コンタクトホール、7はN+型拡散部の電気的接続を得るためのN型拡散部コンタクトホールである。またさらに、8は他素子のN型エピ領域(隣接素子N型エピ領域)、9は最低電位供給パッド部16(図4)を介して最低電位に接続される配線層、10は酸化膜である。 In FIG. 1, 1 is a P-type substrate, 2 is an N-type epi region formed on the P-type substrate 1, and 3 is a P-type diffusion region for isolation (P-type diffusion region for isolation). 4 denotes a P + type diffusion region (P type diffusion region for ohmic contact) for making ohmic contact of the P type diffusion region 3, and 5 denotes an N + type diffusion region for taking ohmic contact of the N type epi region 2. (N-type diffusion region for ohmic contact). Further, 6 is a P-type diffusion part contact hole for establishing electrical connection of the P + -type diffusion part, and 7 is an N-type diffusion part contact hole for obtaining electrical connection of the N + -type diffusion part. Further, 8 is an N-type epi region (adjacent device N-type epi region) of another element, 9 is a wiring layer connected to the lowest potential via the lowest potential supply pad portion 16 (FIG. 4), and 10 is an oxide film. is there.
このような構造において、ラッチアップを引き起こすPNPNのサイリスタ構造は、2つのP型拡散領域3、3に挟まれたN型エピ領域2による寄生PNPトランジスタと、N型エピ領域2、P型拡散領域3と他素子のN型エピ領域8による寄生NPNトランジスタとから構成される。 In such a structure, a PNPN thyristor structure that causes latch-up includes a parasitic PNP transistor including an N-type epi region 2 sandwiched between two P-type diffusion regions 3 and 3, an N-type epi region 2, and a P-type diffusion region. 3 and a parasitic NPN transistor formed by an N-type epi region 8 of another element.
寄生PNPトランジスタのエミッタ・ベース・コレクタは、配線層9に共通接続することで、全て短絡されるように構成されている。このような構成によれば、何らかのトリガーにより基板電位が上昇し寄生NPNトランジスタがONしても、寄生PNPトランジスタがONできないため、ラッチアップは発生しない。 The emitter, base, and collector of the parasitic PNP transistor are all connected to the wiring layer 9 to be short-circuited. According to such a configuration, even if the substrate potential rises due to some trigger and the parasitic NPN transistor is turned on, the parasitic PNP transistor cannot be turned on, so that latch-up does not occur.
従って、本実施例によれば、ラッチアップを引き起こす寄生PNPトランジスタ構造を構成し、そのエミッタ・ベース間を配線層により短絡することで、ラッチアップを防止することができる。また、短絡する配線層は、最低電位の1種類のみを用いているため、従来例のように複数の電源電位によるレイアウトの不自由さを無くすことができる。 Therefore, according to the present embodiment, a parasitic PNP transistor structure that causes latch-up is formed, and the emitter and base are short-circuited by the wiring layer, thereby preventing latch-up. Further, since only one type of the lowest potential is used for the wiring layer to be short-circuited, the inconvenience of layout due to a plurality of power supply potentials can be eliminated as in the conventional example.
図2を参照して、本実施例を説明する。なお、本実施例の半導体集積回路内のガードリング配置は前述の実施例1(図4)と同様であるため、その説明を省略する。 The present embodiment will be described with reference to FIG. Since the guard ring arrangement in the semiconductor integrated circuit of this embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 4), the description thereof is omitted.
本実施例は、P型基板上にP型エピ層を持つ半導体集積回路に適用したものである。この集積回路には、パッド部と内部回路部(コア部)との間にガードリング構造が挿入される。このガードリング構造は、P型エピ領域に形成されたN型ウェル(第3の拡散層)中に、オーミックコンタクトを取るための2つのP+型拡散領域(第1の拡散層)と、この2つのP+型拡散領域に挟まれたN+型拡散領域(第2の拡散層)とを備える。この構成において、2つのP+型拡散領域とN+型拡散領域は、同一配線層により最低電位を供給するパッド部へ電気的に接続される構造を持つ。 This embodiment is applied to a semiconductor integrated circuit having a P-type epi layer on a P-type substrate. In this integrated circuit, a guard ring structure is inserted between the pad portion and the internal circuit portion (core portion). This guard ring structure includes two P + type diffusion regions (first diffusion layer) for making ohmic contact in an N type well (third diffusion layer) formed in the P type epi region, And an N + type diffusion region (second diffusion layer) sandwiched between two P + type diffusion regions. In this configuration, the two P + -type diffusion regions and the N + -type diffusion region have a structure that is electrically connected to the pad portion that supplies the lowest potential by the same wiring layer.
図2は、一般的に用いられているCMOS構造であり、11はP型エピ領域、12はN型ウェル、13はP型ウェル、14はPMOSトランジスタのソース・ドレインを形成するP型拡散領域、15はNMOSトランジスタのソース・ドレインを形成するN型拡散領域である。その他の符号は図1と共通である。 FIG. 2 shows a commonly used CMOS structure, in which 11 is a P-type epi region, 12 is an N-type well, 13 is a P-type well, and 14 is a P-type diffusion region that forms the source and drain of a PMOS transistor. , 15 are N-type diffusion regions forming the source and drain of the NMOS transistor. Other symbols are the same as those in FIG.
図2において、寄生PNPトランジスタは、エミッタとなるP型拡散領域14と、ベースとなるN型ウェル12と、コレクタとなるP型エピ領域11及びP型基板1とにより構成される。 In FIG. 2, the parasitic PNP transistor includes a P-type diffusion region 14 serving as an emitter, an N-type well 12 serving as a base, a P-type epi region 11 serving as a collector, and a P-type substrate 1.
従って、本実施例によれば、寄生PNPトランジスタのエミッタとなるP型拡散領域14と、ベースとなるN型ウェル12の電極となるN型拡散領域15とを互いに配線層9により短絡することで、寄生PNPトランジスタのエミッタ・ベース間の順方向電圧の発生を抑えることができる。その結果、何らかのトリガーで寄生PNPトランジスタのベース電流が発生しても、ラッチアップは発生しない。 Therefore, according to the present embodiment, the P-type diffusion region 14 that becomes the emitter of the parasitic PNP transistor and the N-type diffusion region 15 that becomes the electrode of the N-type well 12 that becomes the base are short-circuited to each other by the wiring layer 9. The generation of forward voltage between the emitter and base of the parasitic PNP transistor can be suppressed. As a result, even if the base current of the parasitic PNP transistor is generated by some trigger, latch-up does not occur.
図3を参照して、本実施例を説明する。なお、本実施例の半導体集積回路内のガードリング配置は前述の実施例1(図4)と同様であるため、その説明を省略する。 The present embodiment will be described with reference to FIG. Since the guard ring arrangement in the semiconductor integrated circuit of this embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 4), the description thereof is omitted.
本実施例は、前述の実施例2と同様に、P型基板上にP型エピ層を持つ半導体集積回路に適用したものである。この集積回路には、パッド部と内部回路部(コア部)との間に、ガードリング構造が挿入される。このガードリング構造は、P型エピ領域に形成されたN型ウェル(第3の拡散層)中に、オーミックコンタクトを取るための2つのN+型拡散領域(第1の拡散層)と、この2つのN+型拡散領域に挟まれたP+型拡散領域(第2の拡散層)とを備える。この構成において、2つのN+型拡散領域とP+型拡散領域は、同一配線層により最低電位を供給するパッドへ電気的に接続される構造を持つ。 This embodiment is applied to a semiconductor integrated circuit having a P-type epi layer on a P-type substrate, as in the second embodiment. In this integrated circuit, a guard ring structure is inserted between the pad portion and the internal circuit portion (core portion). This guard ring structure includes two N + type diffusion regions (first diffusion layer) for making ohmic contact in an N type well (third diffusion layer) formed in the P type epi region, A P + type diffusion region (second diffusion layer) sandwiched between two N + type diffusion regions. In this configuration, the two N + -type diffusion regions and the P + -type diffusion region have a structure that is electrically connected to a pad that supplies the lowest potential by the same wiring layer.
図3は、一般的に用いられているCMOS構造であり、11はP型エピ層、12はN型ウェル、13はP型ウェル、14はPMOSトランジスタのソース・ドレインを形成するP型拡散領域、15はNMOSトランジスタのソース・ドレインを形成するN型拡散領域である。その他の符号は図1と共通である。 FIG. 3 shows a commonly used CMOS structure, in which 11 is a P-type epi layer, 12 is an N-type well, 13 is a P-type well, and 14 is a P-type diffusion region that forms the source / drain of a PMOS transistor. , 15 are N-type diffusion regions forming the source and drain of the NMOS transistor. Other symbols are the same as those in FIG.
図3において、寄生のPNPトランジスタは、エミッタとなるP型拡散領域14と、ベースとなるN型ウェル12と、コレクタとなるP型エピ層11及びP型基板1により構成される。 In FIG. 3, the parasitic PNP transistor includes a P-type diffusion region 14 serving as an emitter, an N-type well 12 serving as a base, a P-type epitaxial layer 11 serving as a collector, and a P-type substrate 1.
従って、本実施例によれば、寄生PNPトランジスタのエミッタとなるP型拡散領域14と、ベースとなるN型ウェル12の電極となるN型拡散領域15を配線により短絡することで、寄生PNPトランジスタのエミッタ・ベース間の順方向電圧の発生を抑えることができる。その結果、何らかのトリガーで寄生PNPトランジスタのベース電流が発生しても、ラッチアップは発生しない。 Therefore, according to the present embodiment, the P-type diffusion region 14 serving as the emitter of the parasitic PNP transistor and the N-type diffusion region 15 serving as the electrode of the N-type well 12 serving as the base are short-circuited by the wiring, thereby forming the parasitic PNP transistor. Generation of a forward voltage between the emitter and base of the transistor can be suppressed. As a result, even if the base current of the parasitic PNP transistor is generated by some trigger, latch-up does not occur.
本発明は、ラッチアップ防止のためにパッド部と内部回路との間にガードリング構造を挿入した半導体集積回路の用途に適用できる。 The present invention can be applied to the use of a semiconductor integrated circuit in which a guard ring structure is inserted between a pad portion and an internal circuit to prevent latch-up.
1 P型基板
2 N型エピ層
3 アイソレーション用P型拡散領域
4 オーミックコンタクト用P型拡散領域
5 オーミックコンタクト用N型拡散領域
6 P型拡散部コンタクトホール
7 N型拡散部コンタクトホール
8 隣接素子N型エピ層
9 配線層
10 酸化膜
11 P型エピ層
12 N型ウェル
13 P型ウェル
14 P型ソース・ドレイン拡散領域
15 N型ソース・ドレイン拡散領域
16 最低電位供給パッド部
17 その他パッド部
18 集積回路
19 ガードリング
20 内部回路
1 P-type substrate 2 N-type epilayer 3 P-type diffusion region for isolation 4 P-type diffusion region for ohmic contact 5 N-type diffusion region for ohmic contact 6 P-type diffusion portion contact hole 7 N-type diffusion portion contact hole 8 Adjacent element N-type epi layer 9 Wiring layer 10 Oxide film 11 P-type epi layer 12 N-type well 13 P-type well 14 P-type source / drain diffusion region 15 N-type source / drain diffusion region 16 Minimum potential supply pad portion 17 Other pad portion 18 Integrated circuit 19 Guard ring 20 Internal circuit
Claims (4)
前記ガードリング構造は、
前記半導体基板上に形成される第1導電型の2つの第1の拡散層と、
前記半導体基板上の前記2つの第1の拡散層の間に挟まれて形成される第2導電型の第2の拡散層とを有し、
前記2つの第1の拡散層と第2の拡散層は、前記ラッチアップを引き起こす寄生PNPトランジスタ構造を成すよう隣接して構成され、且つ、前記寄生PNPトランジスタ構造のベースとエミッタ間を短絡するよう互いに配線層を介して電気的に共通接続され、
前記配線層は、前記パッド部を介して最低電位へ接続されることを特徴とする半導体集積回路。 In a semiconductor integrated circuit in which a guard ring structure for preventing latch-up is inserted between a pad portion formed on a semiconductor substrate and an internal circuit portion,
The guard ring structure is
Two first diffusion layers of the first conductivity type formed on the semiconductor substrate;
A second diffusion layer of a second conductivity type formed to be sandwiched between the two first diffusion layers on the semiconductor substrate,
The two first diffusion layers and the second diffusion layer are adjacent to each other so as to form a parasitic PNP transistor structure that causes the latch-up, and short-circuit between a base and an emitter of the parasitic PNP transistor structure. Electrically connected to each other through the wiring layer,
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the wiring layer is connected to a minimum potential through the pad portion.
前記第1と第2の拡散層は前記N型エピタキシャル領域に形成され、
前記第1の拡散層はP型であり、且つ、該第1の拡散層深さが前記N型エピタキシャル領域を介して前記P型半導体基板まで到達し、
前記第2の拡散層はN型であることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。 The semiconductor substrate is a P-type semiconductor substrate in which an N-type epitaxial region is formed,
The first and second diffusion layers are formed in the N-type epitaxial region;
The first diffusion layer is P-type, and the depth of the first diffusion layer reaches the P-type semiconductor substrate via the N-type epitaxial region;
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the second diffusion layer is N-type.
前記第1と第2の拡散層は、前記第3の拡散層内に、該第3の拡散層深さより浅く形成され、
前記第1の拡散層はN型であり、
前記第2の拡散層はP型であり、
前記第3の拡散層はN型であることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。 The semiconductor substrate is a P-type semiconductor substrate in which a P-type epitaxial region is formed, and a third diffusion layer is formed in the P-type epitaxial region,
The first and second diffusion layers are formed in the third diffusion layer to be shallower than the third diffusion layer depth,
The first diffusion layer is N-type;
The second diffusion layer is P-type;
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the third diffusion layer is N-type.
前記第1と第2の拡散層は、前記第3の拡散層内に、該第3の拡散層深さより浅く形成され、
前記第1の拡散層はP型であり、
前記第2の拡散層はN型であり、
前記第3の拡散層はN型であることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。 The semiconductor substrate is a P-type semiconductor substrate in which a P-type epitaxial region is formed, and a third diffusion layer is formed in the P-type epitaxial region,
The first and second diffusion layers are formed in the third diffusion layer to be shallower than the third diffusion layer depth,
The first diffusion layer is P-type;
The second diffusion layer is N-type;
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the third diffusion layer is N-type.
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JP2005225489A JP2007042872A (en) | 2005-08-03 | 2005-08-03 | Semiconductor integrated circuit |
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---|---|---|---|---|
JP2011166153A (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor device having guard ring structure, display driver circuit, and display apparatus |
US8659096B2 (en) | 2011-02-03 | 2014-02-25 | Kiyonori Oyu | Semiconductor device |
US11329041B2 (en) | 2018-10-31 | 2022-05-10 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor integrated circuit, electronic device and vehicle |
-
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JP2011166153A (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor device having guard ring structure, display driver circuit, and display apparatus |
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