JP2751891B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
    • H10D84/82Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
    • H10D84/83Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET]
    • H10D84/85Complementary IGFETs, e.g. CMOS
    • H10D84/854Complementary IGFETs, e.g. CMOS comprising arrangements for preventing bipolar actions between the different IGFET regions, e.g. arrangements for latchup prevention

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

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置に関し、特にラッチアップ耐性を向上させたCMOS
型半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のCMOS型半導体集積回路に発生
するラッチアップのうち、図2に示すように半導体集積
回路の外部環境に起因するラッチアップに対しては、半
導体集積回路と外部回路との間の信号の入出力を行う入
出力用トランジスタが存在する入出力用トランジスタ領
域20と、内部トランジスタが存在する内部トランジス
タ領域21との間に、内部トランジスタ領域21を囲む
ように低濃度不純物拡散層及び高濃度不純物拡散層から
なるガードリング領域22を設けていた。
【0003】また内部トランジスタ領域21内の内部動
作に起因して生ずるラッチアップに対しては、図3に示
すように内部トランジスタ領域21内の各内部トランジ
スタの独立した低濃度不純物拡散層に分散して高濃度不
純物拡散層を形成したサブコンタクト又はウェルコンタ
クト23を設けていた。
【0004】これらガードリング領域22,サブコンタ
クト又はウェルコンタクト23をN型或いはP型の各々
のトランジスタの基準電位と同等の電位の電圧源VDD
はVSSに接続することにより、半導体集積回路の外部よ
り侵入あるいは内部で発生したラッチアップに起因する
電荷を吸収し、各々のトランジスタの基準電位を安定さ
せることにより、ラッチアップの引金となる寄生バイポ
ーラトランジスタを動作させないようにしてラッチアッ
プを防止していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この従来のラッチアッ
プ防止策のうち、半導体集積回路の外部環境に起因する
ものに対する図2の防止策は、ガードリング領域22に
吸収できなかった電荷が内部トランジスタ領域21に注
入されてしまった場合には、その電荷によりラッチアッ
プが生じてしまうという問題があった。またガードリン
グ領域22は入出力トランジスタ領域20と内部トラン
ジスタ領域21との間に一定の距離を置いて設置した場
合に、その効果を発揮するものであるから、前述した距
離を縮小するには限界があり、これらをIC化した場合
に、そのサイズを小型化するのを妨げていた。
【0006】また図3に示す内部動作に起因するものに
関しては、トランジスタ毎に独立した低濃度不純物拡散
層にサブコンタクト又はウェルコンタクト23を形成す
る必要があるが、サブコンタクト又はウェルコンタクト
23の個数を増やすことはトランジスタの機能部の面積
を縮小して機能低下を招き、個数の増加には限界があ
り、各トランジスタ毎にラッチアップ用電荷を万遍なく
吸収することは不可能となり、ラッチアップの防止対策
としては不十分であった。
【0007】本発明の目的は、ラッチアップ発生の起因
となる電荷を吸収する低濃度不純物拡散層の見かけ上の
面積を大きくすることにより、ラッチアップ発生の起因
となる電荷を効率良く吸収するようにした半導体集積回
路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体集積回路は、組をなすトランジ
スタと、拡張部材とを有する半導体集積回路であって、
組をなすトランジスタは、導電型が異なり、隣接して設
けられたものであり、拡張部材は、前記組をなすトラン
ジスタの同一電位の低濃度拡散層を、これと同電位の電
源に接続することにより低濃度拡散層の見かけ上の面積
を拡大するものである。
【0009】また前記拡散部材と低濃度拡散層とは、コ
ンタクトにより結合するものである。
【0010】また前記拡散部材を低濃度拡散層に接触さ
せて結合したものである。
【0011】また前記拡散部材は、低濃度拡散層とは濃
度が異なる高濃度拡散層からなるものである。
【0012】また前記拡散部材は、低濃度拡散層と同一
濃度の低濃度拡散層からなるものである。
【0013】また前記拡散部材は、低抵抗値の配線から
なるものである。
【0014】本発明では、同電位の低濃度不純物拡散層
を面積的、あるいは電気的に接続し、見かけ上大きな低
濃度不純物拡散層を形成し、ラッチアップに起因する電
荷を半導体集積回路全体で吸収しようとするものであ
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図により説明す
る。
【0016】図1は本発明の一実施形態を示す平面図で
ある。図1において、入出力トランジスタ領域9と内部
トランジスタ領域10とは、隣接して形成されている。
入出力トランジスタ領域9は、内部トランジスタ領域1
0と外部回路との間に信号の入出力を行うものであり、
入出力トランジスタ領域9内には導電型が異なる入出力
P型トランジスタと入出力N型トランジスタとが混在し
ており、入出力P型トランジスタのN型低濃度不純物拡
散層1と、入出力N型トランジスタのP型低濃度不純物
拡散層2とは、内部トランジスタ領域10に面する側に
隣接して設けられている。
【0017】さらに入出力トランジスタ領域9のうちN
型低濃度不純物拡散層1の領域には、N型高濃度不純物
拡散層3aが帯状に形成され、入出力P型トランジスタ
の基準電位が同等のN型低濃度不純物拡散層1は、コン
タクト3a1を通してN型高濃度不純物拡散層3aに電
気的に接続され、N型高濃度不純物拡散層3aは、拡散
層3aとは同電位の電圧源VDDに接続されている。
【0018】さらに入出力トランジスタ領域9のうちP
型低濃度不純物拡散層2の領域には、P型高濃度不純物
拡散層3bがN型低濃度不純物拡散層1を避けて、帯状
に形成され、入出力N型トランジスタの基準電位が同等
のP型低濃度不純物拡散層2は、コンタクト3 1を通
してP型高濃度不純物拡散層3bに電気的に接続され、
P型高濃度不純物拡散層3bは、拡散層3bとは同電位
の電圧源VSSに接続されている。
【0019】以上のように入出力トランジスタ領域9に
おいては、それぞれ導電型が異なる入出力P型トランジ
スタ,入出力N型トランジスタのN型低濃度不純物拡散
層1,P型低濃度不純物拡散層2は、それぞれ同電位の
ものがN型高濃度不純物拡散層3a,P型高濃度不純物
拡散層3bに電気的に接続されることとなり、低濃度不
純物拡散層の見かけ上の面積が大きくなり、このことに
より、入出力トランジスタ領域9で発生するラッチアッ
プの原因となる電荷を吸収する。
【0020】次に内部トランジスタ領域10におけるラ
ッチアップの防止策について説明する。内部トランジス
タ領域10は、入出力トランジスタ領域9を通して外部
回路との間に信号の授受を行い信号処理を行うものであ
り、内部トランジスタ領域10内には導電型が異なる内
部回路P型トランジスタと内部回路N型トランジスタと
が混在しており、内部回路P型トランジスタのN型低濃
度不純物拡散層4aと、内部回路N型トランジスタのP
型低濃度不純物拡散層5aとは、入出力トランジスタ領
域9に面する側に隣接して設けられ、また各拡散層4
a,5aの後方(図の右側)には、内部回路P型トラン
ジスタのN型低濃度不純物拡散層4bと、内部回路N型
トランジスタのP型低濃度不純物拡散層5bとが隣接配
列して設けられている。
【0021】さらに入出力トランジスタ領域9に面する
内部トランジスタ領域10のうち初段の内部トランジス
タ領域に設けられた内部回路N型トランジスタのP型低
濃度不純物拡散層5aの領域には、型高濃度不純物拡
散層8a,8c,8dが帯状に形成され、内部回路N型
トランジスタの基準電位が同等のP型低濃度不純物拡散
層5aは、コンタクト8a1を通して型高濃度不純物
拡散層8aに電気的に接続され、型高濃度不純物拡散
層8aは、拡散層8aとは同電位の電圧源VSSに接続さ
れている。またP型低濃度不純物拡散層5aは、N型高
濃度不純物拡散層8cにコンタクト8c1を通して電気
的に接続され、N型高濃度不純物拡散層8cは、低抵抗
配線7によりN型高濃度不純物拡散層8aに電気的に接
続されている。
【0022】また入出力トランジスタ領域9に面する内
部トランジスタ領域10のうち初段の内部トランジスタ
領域に設けられた内部回路P型トランジスタのN型低濃
度不純物拡散層4aの領域には、型高濃度不純物拡散
層8bが帯状に形成され、内部回路P型トランジスタの
基準電位が同等のN型低濃度不純物拡散層4aは、コン
タクト8b1を通して型高濃度不純物拡散層8bに電
気的に接続され、型高濃度不純物拡散層8bは、拡散
層8bとは同電位の電圧源VDDに接続されている。
【0023】さらに初段の内部トランジスタ領域の後方
に位置する後段の内部トランジスタ領域に設けられた内
部回路N型トランジスタの基準電位が同等のP型低濃度
不純物拡散層5bは、コンタクト8d2及び低抵抗値の
配線7を介して型高濃度不純物拡散層8dに電気的に
接続され、型高濃度不純物拡散層8dは、拡散層8d
とは同電位の型高濃度不純物拡散層8aに電気的に接
続されて電圧源VSSに接続されている。
【0024】さらに後段の内部トランジスタ領域に設け
られた内部回路P型トランジスタのN型低濃度不純物拡
散層4bの領域には、型高濃度不純物拡散層8eがN
型低濃度不純物拡散層4bと直接接触させて設けられて
おり、内部回路P型トランジスタの型高濃度不純物拡
散層8eは、低抵抗値の低抵抗配線6を介してN型低濃
度不純物拡散層4aに接続され、型高濃度不純物拡散
層8bにより電圧源VDDに電気的に接続されている。
【0025】内部トランジスタ領域10では、P型,N
型高濃度不純物拡散層8a,8bにN型,P型低濃度不
純物拡散層4a,4bが接続され、これらがそれぞれ電
圧源VDD,VSSに接続されるため、初段の内部トランジ
スタ領域内に発生するラッチアップに起因する電荷を吸
収することができる。
【0026】また後段の内部トランジスタ領域内では、
型高濃度不純物拡散層8dはP型低濃度不純物拡散層
5bに電気的に接続され、N型高濃度不純物拡散層8e
型低濃度不純物拡散層4bに直接接触して形成さ
れ、これにより各低濃度拡散層の見かけ上の面積が拡大
し、これにより後段の内部回路トランジスタ領域内での
ラッチアップ発生用の電荷が吸収される。
【0027】尚、実施形態における高濃度不純物拡散層
に代えて低濃度不純物拡散層を用いても同様の効果を得
ることができる。また実施形態において低抵抗値の配線
6,7により接続するトランジスタは、図の左右に沿っ
て複数段に配列したが、この配列に限られるものではな
い。
【0028】また実施形態においては低濃度不純物拡散
層の濃度を1.0E17cm-3以下に、高濃度不純物拡
散層の濃度を1.0E20cm-3以上に設定している
が、この数値に限定されるものではない。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体集
積回路の同電位の低濃度不純物拡散層を面積的、あるい
は電気的に接続し、大きな低濃度不純物拡散層を形成し
たことにより、ラッチアップの発生の原因となる電荷の
吸収がよくなり、低濃度不純物拡散層の電位を安定させ
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。
【0030】また電荷の吸収が良くなったことにより、
ガードリングを削除することができるという効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す平面図である。
【図2】従来例において入出力トランジスタ領域と内部
回路トランジスタ領域との間にガードリング領域を設け
た平面図である。
【図3】従来例において内部回路トランジスタ領域にお
ける電荷吸収の機構を示す平面図である。
【符号の説明】
1 入出力P型トランジスタのN型低濃度不純物拡散層 2 入出力N型トランジスタのP型低濃度不純物拡散層 3a 型高濃度不純物拡散層 3b 型高濃度不純物拡散層 4a,4b 内部回路P型トランジスタのN型低濃度不
純物拡散層 5a,5b 内部回路N型トランジスタのP型低濃度不
純物拡散層 6,7 低抵抗配線 8a,8c,8d P型高濃度不純物拡散層 8b,8 N型高濃度不純物拡散層

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組をなすトランジスタと、拡張部材とを
    有する半導体集積回路であって、 組をなすトランジスタは、導電型が異なり、隣接して設
    けられたものであり、 拡張部材は、前記組をなすトランジスタの同一電位の低
    濃度拡散層を、これと同電位の電源に接続することによ
    り低濃度拡散層の見かけ上の面積を拡大するものである
    ことを特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 前記拡散部材と低濃度拡散層とは、コン
    タクトにより結合するもの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。
  3. 【請求項3】 前記拡散部材を低濃度拡散層に接触させ
    て結合したもの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。
  4. 【請求項4】 前記拡散部材は、低濃度拡散層とは濃度
    が異なる高濃度拡散層からなるもの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。
  5. 【請求項5】 前記拡散部材は、低濃度拡散層と同一濃
    度の低濃度拡散層からなるもの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。
  6. 【請求項6】 前記拡張部材は、低抵抗値の配線からな
    るもの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。
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