JP2606663Y2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JP2606663Y2
JP2606663Y2 JP1993073329U JP7332993U JP2606663Y2 JP 2606663 Y2 JP2606663 Y2 JP 2606663Y2 JP 1993073329 U JP1993073329 U JP 1993073329U JP 7332993 U JP7332993 U JP 7332993U JP 2606663 Y2 JP2606663 Y2 JP 2606663Y2
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transistor
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和男 竹内
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New Japan Radio Co Ltd
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、半導体集積回路装置に
係わり、特にモータ駆動などのインダクタンスを負荷と
するような半導体集積回路装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の半導体集積回路装置に内
蔵するnpnパワートランジスタを図6に示す。図6
(a)は、p形半導体基板上に形成したnpnパワート
ランジスタの構造の説明図であり、図6(b)は寄生素
子を含む等価回路である。図において、1はp形半導体
基板であるp形サブストレート、2はコレクタ・エミッ
タ間の飽和電圧VCE(SAT)を下げるために設けたn+
め込み層、3はn形半導体からなるn形エピタキシャル
層、4はn+ 埋め込み層上に設けた各素子を分離するた
めのp形アイソレーション領域、17はn形エピタキシ
ャル層3に設けたp形ベース領域、18はp形ベース領
域に設けたn形エミッタ領域、19はコレクタ領域とな
るn形エピタキシャル層11に設けたオーミックコンタ
クトを得るためのn+ コレクタコンタクト領域である。
n形エミッタ領域18、p形ベース領域17、およびn
形エピタキシャル層3によってnpnパワートランジス
タQ1を構成している。
【0003】半導体集積回路装置では、p形拡散領域を
熱拡散して図6(a)に示したように、p形アイソレー
ション領域4をp形サブストレート1に到達させること
によって複数の素子を分離した構成となっている。この
ような構成のため集積度は良くなるが、必要としない寄
生素子が形成されてしまうことが欠点である。このパワ
ートランジスタの寄生素子を含む等価回路を図6(b)
に示す。
【0004】これは、p形サブストレート1からn形エ
ピタキシャル層3の接合部分で寄生ダイオードD0を作
り、また、p形サブストレート1、n形エピタキシャル
層3、およびp形ベース領域17により、寄生サブスト
レートpnpトランジスタのQ0を形成している。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】半導体集積回路装置で
は、pn接合によるアイソレーション(島分け)を使用
して各素子の分離を行なっている。そのため、このアイ
ソレーションを常に成立させるため、サブストレート電
位を最低電圧とし、かつ各島の電位も必要な電位に保っ
ておくなどの処置がなされ、アイソレーションのpn接
合には常に逆バイアス状態に保持されている。従って、
p形サブストレート1は集積回路装置のグランドに接続
されることが一般的に行なわれている。
【0006】このような集積回路の出力端子に負電圧の
パルス的な入力があったときは、p形サブストレート1
とn形エピタキシャル層3が電気的に接続されたpn接
合による寄生ダイオードD0により、印加された電荷は
電源を通して吸収される。
【0007】しかしながら、集積回路の出力端子にイン
ダクタンス成分をもつ負荷を接続した場合、インダクタ
ンスに流れる電流の変化によって作り出された逆起電力
によって、過大な負電圧が発生し、アイソレーション領
域に流れ込む電流と、アイソレーション領域内の抵抗分
によって、局部的に分離間の電位が上昇して素子分離が
成立しなくなり、集積回路内での寄生トランジスタをオ
ンさせてしまい、本来の回路動作を行なわなくなるばか
りか、素子を破壊してしまうという問題があった。
【0008】本考案は上記の問題に対して、出力端子に
入力される負電圧を容易に検知できる素子構造を提供
し、負電圧による回路の誤動作や、素子の破壊を防止す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本考案の集積回路はn形
エピタキシャル層に設けたp形抵抗層と、該n形エピタ
キシャル層と該p形抵抗層上に設けた絶縁膜と、該絶縁
膜を介して該p形抵抗層を横断するように設けた金属配
線からなるp形MOSトランジスタを形成し、該p形M
OSトランジスタの金属配線層を出力端子に接続してな
るように構成した。
【0010】
【実施例】図1は本考案の半導体集積回路装置における
p形MOSトランジスタの構造を示す説明図である。図
において、図6と同一の符号は同一または相当するもの
を示し、5はU字状のp形半導体からなるp形抵抗層、
6はSiO2 等からなる絶縁膜、7は絶縁膜を介して抵
抗層を横断するように設けた金属配線層、8は導通チャ
ネル、13はパワートランジスタ等の出力部に接続され
た出力端子である。
【0011】図1(a)において、p形半導体からなる
p形抵抗層5の一端を端子Ta、他端を端子Tcとす
る。端子Taから金属配線層が横断するまでの領域Aの
抵抗をRaとし、端子Tcから金属配線層が横断するま
での領域Cの抵抗をRcとする。それらの中間の領域B
の抵抗をRbとすると、端子Taから端子Tcまでの抵
抗RsはRs=Ra+Rb+Rcである。
【0012】また、抵抗Rbの両端には、p形半導体よ
りなるp形抵抗層5、絶縁膜6、および金属配線層7に
よってp形MOSトランジスタを形成している。これを
電気的な等価回路で表わすと、図2に示すように、抵抗
とp形MOSトランジスタからなる構成となる。ここ
で、金属配線層7の導通チャネル8はp形MOSトラン
ジスタのゲートとして作用する。この部分を端子Tbと
して説明を続ける。
【0013】まず、端子Tbがp形MOSトランジスタ
のしきい値電圧以下の時は、p形MOSトランジスタは
オフであり、抵抗RsはRs=Ra+Rb+Rcのまま
である。次に端子Tbにp形MOSトランジスタのしき
い値電圧を越える負の電圧が印加されると、p形MOS
トランジスタはオンとなり、端子Ta、Tc間の抵抗R
sはRs=Ra+Rcとなる。この端子Tb、つまり、
金属配線層7の一端を出力端子13に接続しているの
で、負電圧の有無により抵抗Rsが変化することによっ
て負電圧を検知できる。
【0014】図3は、本考案のp形MOSトランジスタ
を用いて負電圧を検出する一実施例の回路図である。図
において、10はp形抵抗層5、絶縁膜6、金属配線層
7からなるp形MOSトランジスタ、11は定電流源、
12は検知端子、13は出力端子、14は電源、15は
接地、16は負荷である。
【0015】パワートランジスタQ1のコレクタが電源
14に接続され、エミッタは出力端子13に接続され、
さらに負荷16にも接続されている。電源14より、定
電流源11を介してトランジスタQ2のベースと、抵抗
R1の一端が接続されている。トランジスタQ2のコレ
クタは検知端子12に接続されるとともに、抵抗R2を
介して電源14に接続され、エミッタは接地されてい
る。また、p形MOSトランジスタ10の端子Taが抵
抗R1の他端に接続され、端子Tbは出力端子に接続さ
れ、端子Tcは接地されている。
【0016】次にこの回路の動作を説明する。パワート
ランジスタQ1のベースに接続されている制御回路(図
示していない)より、トランジスタQ1のベース電流が
供給される。このベース電流により制御された出力電流
が出力端子13を介して、インダクタンス成分をもつ負
荷16、例えばモータに流れ、モータを駆動することに
なる。
【0017】このように回路が正常な動作のとき、出力
端子13の電圧は正の電位にあり、p形MOSトランジ
スタはオフである。このとき端子Ta、Tc間の抵抗R
s1はRs1 =Ra+Rb+Rcである。そして、定電
流源11より供給される電流は、抵抗R1と抵抗Rs1
によって電圧に変換され、トランジスタQ2をオン状態
にしているので、検知端子12はLレベルとなってい
る。
【0018】パワートランジスタQ1の出力電流が遮断
された場合、負荷16の逆起電力によって負電圧が出力
端子13に発生する。するとこの負電圧によって、p形
MOSトランジスタ10がオンとなる。このときの端子
Ta、Tc間の抵抗Rs2 は、Rs2 =Ra+Rcに変
化する。この抵抗Rs2 の抵抗値をトランジスタQ2の
しきい値電圧以下になるようにしているので、トランジ
スタQ2はオフとなり、検知端子12の出力はHレベル
となる。
【0019】この検知端子12の電位の変化を検知信号
として用いることにより、負荷を切り離したり、出力ト
ランジスタを制御することができ、負電圧による誤動作
や、素子の破壊を防止することができる。
【0020】図4は本考案における他の実施例を示す説
明図である。図において図1と同一の符号は同一または
相当するものを示し、9は直線状のp形抵抗層である。
これは 直線状のp形抵抗層9、絶縁膜6、金属配線層
7およびp形アイソレーション領域4を用いてp形MO
Sトランジスタを形成したものである。
【0021】この電気的な等価回路を図5に示す。この
p形MOSトランジスタの動作は、端子Tbがp形MO
Sトランジスタのしきい値電圧以下のとき、抵抗Rs3
は、Rs3 =Ra+Rbであるが、端子Tbにp形MO
Sトランジスタのしきい値電圧を越えるような負電圧が
印加されたとき、抵抗Rs4 はRs4 =Raと変化す
る。本実施例は、p形アイソレーション領域を利用し
て、p形MOSトランジスタを形成したので、より小さ
なチップ面積で集積回路に付加することができる。
【0022】
【考案の効果】以上、説明したように簡単な構成で負電
圧を検知することができ、この構造を用いることによ
り、負電圧による回路の誤動作や、素子の破壊を防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例の説明図である。
【図2】図1における電気的な等価回路である。
【図3】本考案のp形MOSトランジスタを応用した回
路図である。
【図4】本考案の他の実施例の説明図である。
【図5】図4における電気的な等価回路である。
【図6】従来の半導体集積回路装置の説明図である。
【符合の説明】
1、p形サブストレート 2、n+埋め込み層 3、n形エピタキシャル層 4、p形アイソレーション領域 5、p形抵抗層 6、絶縁膜 7、金属配線層

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 p形半導体基板上に集積化された複数素
    子がp形アイソレーション領域に囲まれて各々素子分離
    されて回路を構成している半導体集積回路において、n
    形エピタキシャル層に設けたp形抵抗層と、該n形エピ
    タキシャル層と該p形抵抗層上に設けた絶縁膜と、該絶
    縁膜を介して該p形抵抗層を横断するように設けてゲー
    ト電極を構成する金属配線層と、該p形抵抗の両端部に
    端子部を構成してp形MOSトランジスタを形成し、該
    p形MOSトランジスタのゲート電極を構成する該金属
    配線層を出力端子に接続して出力端子に入力される負電
    圧検知回路を付加したことを特徴とする半導体集積回路
    装置。
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