JP2810641B2 - 集積回路の寄生要素の導通を防止する回路 - Google Patents
集積回路の寄生要素の導通を防止する回路Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電源部(pow
er stage)及び低電圧制御回路を含む集積回路
内の寄生要素のターンオンを防ぐための回路に関する。
er stage)及び低電圧制御回路を含む集積回路
内の寄生要素のターンオンを防ぐための回路に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路においては、同じチップに電源
部(例えばMOSFETパワートランジスタ、VDMO
S)と比較的低電圧駆動回路(例えばNMOSとPMO
Sトランジスタとを含む)の両方を備えることが要求さ
れることはよく知られている。
部(例えばMOSFETパワートランジスタ、VDMO
S)と比較的低電圧駆動回路(例えばNMOSとPMO
Sトランジスタとを含む)の両方を備えることが要求さ
れることはよく知られている。
【0003】ある適用例において、このような装置の駆
動電圧は、基準電圧(グランド)に関して、対称な2つ
の等しい高い電圧値(数十ボルト)で振動する。このよ
うな場合、駆動回路要素と絶縁された電源部を維持する
ことに問題が生じる。この問題をより明確に説明するた
めに、パワートランジスタ(VDMOS)2と制御回路
(駆動回路)3とを備える集積回路1を示す図1を参照
して説明する。
動電圧は、基準電圧(グランド)に関して、対称な2つ
の等しい高い電圧値(数十ボルト)で振動する。このよ
うな場合、駆動回路要素と絶縁された電源部を維持する
ことに問題が生じる。この問題をより明確に説明するた
めに、パワートランジスタ(VDMOS)2と制御回路
(駆動回路)3とを備える集積回路1を示す図1を参照
して説明する。
【0004】VDMOS2のドレイン端子Dは電圧VD
を有し、そのソース端子Sはグランドに接続される。そ
のゲート端子Gは駆動回路3によって駆動される。4は
寄生ダイオードを示している。問題となる場合は、パワ
ートランジスタ2がN+タイプのソースとドレイン領域
となる場合である。駆動回路は入力電圧VIN(振動駆動
電圧)が供給される入力端子5、入力端子5に接続され
たN+タイプ領域6(どんな要素部分でも形成し、例え
ばNPNトランジスタのコレクタ領域を形成する)、そ
して、VDMOS2のドレイン領域を構成し、または、
ドレイン領域に接続される基板から領域6を囲み、また
は絶縁するP+タイプの絶縁領域7のみが示されてい
る。図1は、また、2つの寄生NPNトランジスタ8、
9と、寄生PNPトランジスタ10を示している。これ
らは、図2においてより詳細に示される。
を有し、そのソース端子Sはグランドに接続される。そ
のゲート端子Gは駆動回路3によって駆動される。4は
寄生ダイオードを示している。問題となる場合は、パワ
ートランジスタ2がN+タイプのソースとドレイン領域
となる場合である。駆動回路は入力電圧VIN(振動駆動
電圧)が供給される入力端子5、入力端子5に接続され
たN+タイプ領域6(どんな要素部分でも形成し、例え
ばNPNトランジスタのコレクタ領域を形成する)、そ
して、VDMOS2のドレイン領域を構成し、または、
ドレイン領域に接続される基板から領域6を囲み、また
は絶縁するP+タイプの絶縁領域7のみが示されてい
る。図1は、また、2つの寄生NPNトランジスタ8、
9と、寄生PNPトランジスタ10を示している。これ
らは、図2においてより詳細に示される。
【0005】図2はN+タイプ基板11と基板11とと
もにVDMOS2のドレイン領域を形成するN-タイプ
のエピタキシャル層12を含むシリコンウエハの断面図
を示す。VDMOS2の左側には、N+タイプソース領
域15、絶縁領域17にはめ込まれたポリシリコンゲー
ト領域16、そして金属ソースライン18が示されてい
る。VDMOS2の右側には、Pタイプの埋設層20を
含むウエル内に構成されたCMOS要素(周知のNチャ
ネル、PチャネルMOSトランジスタを含む)が示され
ている。P+タイプ領域22、23は種々の要素を絶縁
する。詳細には、領域22は低電圧要素を囲んで絶縁す
る。これは、図1の領域7に対応している。そして埋設
層20の上で、Nウエル層24とPウエル層25とを分
離する。Nウエル層24は、N+タイプ領域29と、そ
してPMOSトランジスタのドレインとソースとを構成
し、絶縁層28に埋め込まれたゲート領域27の下に設
けられるP+タイプ領域26を構成する。Pウエル層2
5は、NMOSトランジスタのドレインとゲートを構成
し、絶縁層32に埋め込まれたゲート領域31の下に設
けられるN+タイプ領域30を構成する。金属ライン3
3はNMOSトランジスタ領域とPMOSトランジスタ
領域を通常の方法で接触させる。
もにVDMOS2のドレイン領域を形成するN-タイプ
のエピタキシャル層12を含むシリコンウエハの断面図
を示す。VDMOS2の左側には、N+タイプソース領
域15、絶縁領域17にはめ込まれたポリシリコンゲー
ト領域16、そして金属ソースライン18が示されてい
る。VDMOS2の右側には、Pタイプの埋設層20を
含むウエル内に構成されたCMOS要素(周知のNチャ
ネル、PチャネルMOSトランジスタを含む)が示され
ている。P+タイプ領域22、23は種々の要素を絶縁
する。詳細には、領域22は低電圧要素を囲んで絶縁す
る。これは、図1の領域7に対応している。そして埋設
層20の上で、Nウエル層24とPウエル層25とを分
離する。Nウエル層24は、N+タイプ領域29と、そ
してPMOSトランジスタのドレインとソースとを構成
し、絶縁層28に埋め込まれたゲート領域27の下に設
けられるP+タイプ領域26を構成する。Pウエル層2
5は、NMOSトランジスタのドレインとゲートを構成
し、絶縁層32に埋め込まれたゲート領域31の下に設
けられるN+タイプ領域30を構成する。金属ライン3
3はNMOSトランジスタ領域とPMOSトランジスタ
領域を通常の方法で接触させる。
【0006】図2の構成において、N+タイプ領域(例
えば領域29、30)は、絶縁領域22とともに寄生ダ
イオードを形成し、またエピタキシャル層12と基板1
1とともに図1の8、9のような寄生NPNトランジス
タを形成する。トランジスタ8、9のベースは、絶縁領
域7に接続され、トランジスタ8のエミッタおよびトラ
ンジスタ9のコレクタはN+タイプ領域6に接続され、
トランジスタ8のコレクタおよびトランジスタ9のベー
スはVDMOS2のドレイン領域に接続されている。さ
らに、領域23(金属ライン18によってソース領域1
5に電気的に接続されている)、領域12、22は、図
1に10で示すような寄生トランジスタを形成する。こ
のような寄生トランジスタは、絶縁領域7に接続された
コレクタ、ドレイン端子Dに接続されたベース、VDM
OS2のソース端子Sに接続されたエミッタを有する。
えば領域29、30)は、絶縁領域22とともに寄生ダ
イオードを形成し、またエピタキシャル層12と基板1
1とともに図1の8、9のような寄生NPNトランジス
タを形成する。トランジスタ8、9のベースは、絶縁領
域7に接続され、トランジスタ8のエミッタおよびトラ
ンジスタ9のコレクタはN+タイプ領域6に接続され、
トランジスタ8のコレクタおよびトランジスタ9のベー
スはVDMOS2のドレイン領域に接続されている。さ
らに、領域23(金属ライン18によってソース領域1
5に電気的に接続されている)、領域12、22は、図
1に10で示すような寄生トランジスタを形成する。こ
のような寄生トランジスタは、絶縁領域7に接続された
コレクタ、ドレイン端子Dに接続されたベース、VDM
OS2のソース端子Sに接続されたエミッタを有する。
【0007】このような構成において、絶縁領域7(2
2)は、駆動電圧VINが負のときはグランド電圧となら
ない。この場合、もし29または30の1つの領域が電
圧VINに接続されると、上述したダイオード(領域29
または30、および絶縁領域22によって形成される)
は直接バイアスされ、上述した領域およびエピタキシャ
ル層12によって形成されたトランジスタ(図1の8)
はオンされる。
2)は、駆動電圧VINが負のときはグランド電圧となら
ない。この場合、もし29または30の1つの領域が電
圧VINに接続されると、上述したダイオード(領域29
または30、および絶縁領域22によって形成される)
は直接バイアスされ、上述した領域およびエピタキシャ
ル層12によって形成されたトランジスタ(図1の8)
はオンされる。
【0008】同様に、絶縁領域22は入力電圧VINに直
接接続されず、電圧VINが負のとき、絶縁領域22とエ
ピタキシャル層12によって形成される寄生ダイオード
は直接バイアスされる。そして、寄生ダイオードと、電
圧VINに接続されたN+領域によって形成される寄生ト
ランジスタ(図1の9)は、電圧VDが負のときオンさ
れるトランジスタ10によって注入される電流によりオ
ンされる。
接接続されず、電圧VINが負のとき、絶縁領域22とエ
ピタキシャル層12によって形成される寄生ダイオード
は直接バイアスされる。そして、寄生ダイオードと、電
圧VINに接続されたN+領域によって形成される寄生ト
ランジスタ(図1の9)は、電圧VDが負のときオンさ
れるトランジスタ10によって注入される電流によりオ
ンされる。
【0009】絶縁領域22が設置されている場合は、寄
生ダイオード9は負電圧VDでオンされる。
生ダイオード9は負電圧VDでオンされる。
【0010】この発明の目的は、絶縁領域を適当にバイ
アスし、これにより、集積回路の寄生要素がオンされる
のを防止するための回路を提供することにある。
アスし、これにより、集積回路の寄生要素がオンされる
のを防止するための回路を提供することにある。
【0011】この発明によれば、電源部と低電圧制御回
路を含む集積回路の寄生要素がオン(導通)するのを防
止する回路を得ることができる。
路を含む集積回路の寄生要素がオン(導通)するのを防
止する回路を得ることができる。
【0012】実際、この発明によれば、絶縁領域は集積
回路回路電圧によって駆動されるスイッチを介して最も
低い電圧ポイントに即座に接続される。
回路回路電圧によって駆動されるスイッチを介して最も
低い電圧ポイントに即座に接続される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。図3の40は、寄生要
素がオンして導通することを防止するための回路を示し
ている。回路40はパワーVDMOS2と駆動回路3を
含む同じ集積回路内に設けられている。駆動回路3に
は、入力端子5に接続され、電圧VINにバイアスされた
N+タイプ領域6と絶縁領域7が示されている。回路4
0は、3つのスイッチS1、S3、S2を含んでいる。こ
れらはそれぞれラインL1、L2、L3に接続されて設け
られている。スイッチS1は絶縁領域7とVDMOS2
のドレイン端子との間に接続され、スイッチS3は絶縁
領域7とVDMOS2のソース端子との間に接続され、
スイッチS2は領域6(即ち入力端子5)と絶縁領域7
との間に接続されている。
いて、図面を参照して説明する。図3の40は、寄生要
素がオンして導通することを防止するための回路を示し
ている。回路40はパワーVDMOS2と駆動回路3を
含む同じ集積回路内に設けられている。駆動回路3に
は、入力端子5に接続され、電圧VINにバイアスされた
N+タイプ領域6と絶縁領域7が示されている。回路4
0は、3つのスイッチS1、S3、S2を含んでいる。こ
れらはそれぞれラインL1、L2、L3に接続されて設け
られている。スイッチS1は絶縁領域7とVDMOS2
のドレイン端子との間に接続され、スイッチS3は絶縁
領域7とVDMOS2のソース端子との間に接続され、
スイッチS2は領域6(即ち入力端子5)と絶縁領域7
との間に接続されている。
【0014】スイッチS1、S3、S2は、絶縁領域7を
下記のテーブルに示すように、最も低い電圧ポイントに
即座に接続するように駆動される。
下記のテーブルに示すように、最も低い電圧ポイントに
即座に接続するように駆動される。
【0015】 VIN VD S1 S2 S3 + − 閉 開 開 − + 開 閉 開 + + 開 開 閉 0 + 開 開 閉 0 − 閉 開 開
【0016】こうして、VDMOS2のドレイン端子が
負電圧(VINはゼロまたは正)となると、スイッチS1
(これのみが閉)は絶縁領域7をドレイン端子に接続す
る。入力電圧VINが負電圧(ドレイン電圧VDが正)と
なると、スイッチS2は絶縁領域7を入力端子5に接続
する。ドレイン電圧VDが正で、入力電圧VINが正又は
ゼロのとき、スイッチS3は絶縁領域7を接地する。こ
の結果、寄生トランジスタ8と9はオンされることはな
い。
負電圧(VINはゼロまたは正)となると、スイッチS1
(これのみが閉)は絶縁領域7をドレイン端子に接続す
る。入力電圧VINが負電圧(ドレイン電圧VDが正)と
なると、スイッチS2は絶縁領域7を入力端子5に接続
する。ドレイン電圧VDが正で、入力電圧VINが正又は
ゼロのとき、スイッチS3は絶縁領域7を接地する。こ
の結果、寄生トランジスタ8と9はオンされることはな
い。
【0017】バイポーラトランジスタおよびショットキ
ーダイオードを含むスイッチS1、S2、S3の具体的回
路を図4、図5に示す。ここで、要素は2つの異なる動
作状態における回路の動作をより明確に示すために変更
されている。
ーダイオードを含むスイッチS1、S2、S3の具体的回
路を図4、図5に示す。ここで、要素は2つの異なる動
作状態における回路の動作をより明確に示すために変更
されている。
【0018】図4、図5において、スイッチS1は、ト
ランジスタT1で表され、スイッチS2はショットキー
ダイオードD2で表され、スイッチS3はショットキー
ダイオードD3で表されている。回路の正しい動作を説
明できるよう、さらに2つのショットキーダイオードD
4、D5および抵抗Rが示されている。
ランジスタT1で表され、スイッチS2はショットキー
ダイオードD2で表され、スイッチS3はショットキー
ダイオードD3で表されている。回路の正しい動作を説
明できるよう、さらに2つのショットキーダイオードD
4、D5および抵抗Rが示されている。
【0019】さらに詳しくは、NPNトランジスタT1
は、異なる電圧状態を考慮に入れて、図4、図5で逆さ
まに示されている。図4において、トランジスタT1
は、絶縁領域7(ラインとして示される)に接続される
コレクタ端子、VDMOS2のドレイン端子Dに接続さ
れるエミッタ端子、ノード45に接続されるベース端子
を有する。ショットキーダイオードD2は、絶縁領域7
に接続されるアノード、入力端子5に接続されるカソー
ドを有する。ショットキーダイオードD3は絶縁領域7
に接続されるアノードと接地されるカソードを有する。
は、異なる電圧状態を考慮に入れて、図4、図5で逆さ
まに示されている。図4において、トランジスタT1
は、絶縁領域7(ラインとして示される)に接続される
コレクタ端子、VDMOS2のドレイン端子Dに接続さ
れるエミッタ端子、ノード45に接続されるベース端子
を有する。ショットキーダイオードD2は、絶縁領域7
に接続されるアノード、入力端子5に接続されるカソー
ドを有する。ショットキーダイオードD3は絶縁領域7
に接続されるアノードと接地されるカソードを有する。
【0020】ノード45は、ショットキーダイオードD
4(そのアノードはノード45に接続されている)を介
して接地され、抵抗RとショットキーダイオードD5を
介して入力端子5に接続されている。抵抗Rとダイオー
ドD5は、ノード45に接続されるダイオードD5のア
ノードに互いに並列に接続される。
4(そのアノードはノード45に接続されている)を介
して接地され、抵抗RとショットキーダイオードD5を
介して入力端子5に接続されている。抵抗Rとダイオー
ドD5は、ノード45に接続されるダイオードD5のア
ノードに互いに並列に接続される。
【0021】図4、図5は、ショットキーダイオードに
結合する2つの寄生トランジスタ47、48を示してい
る。より明確に理解できるよう、回路40の一部を示す
図6を参照する。図6は、図2と同様の技術を用いて要
素が構成されている半導体材料のウエハーの断面図を示
す。ここで、図2と同一符号は図2と同様の対象を示し
ている。
結合する2つの寄生トランジスタ47、48を示してい
る。より明確に理解できるよう、回路40の一部を示す
図6を参照する。図6は、図2と同様の技術を用いて要
素が構成されている半導体材料のウエハーの断面図を示
す。ここで、図2と同一符号は図2と同様の対象を示し
ている。
【0022】図6においては、トランジスタT1と1つ
のショットキーダイオードが示されている。さらに詳し
くは、トランジスタT1は、P-タイプ埋設領域50
(ベース領域を形成する)を含み、CMOS要素が形成
され、ショットキーダイオードが形成され得る埋設領域
20から分離された垂直トランジスタによって構成され
る。埋設領域50の上には、絶縁領域52により絶縁さ
れ、ベースコンタクト53と金属ライン(図示しない)
によってノード45に電気的に接続されるNウエル51
が設けられている。Nウエル51はコンタクト56と金
属ライン(図示しない)によって絶縁領域22に接続さ
れるN+タイプ領域55を形成する。
のショットキーダイオードが示されている。さらに詳し
くは、トランジスタT1は、P-タイプ埋設領域50
(ベース領域を形成する)を含み、CMOS要素が形成
され、ショットキーダイオードが形成され得る埋設領域
20から分離された垂直トランジスタによって構成され
る。埋設領域50の上には、絶縁領域52により絶縁さ
れ、ベースコンタクト53と金属ライン(図示しない)
によってノード45に電気的に接続されるNウエル51
が設けられている。Nウエル51はコンタクト56と金
属ライン(図示しない)によって絶縁領域22に接続さ
れるN+タイプ領域55を形成する。
【0023】埋設領域20上に形成されたショットキー
ダイオードは、絶縁領域22の一部によって他のウエル
から絶縁され、N+タイプ領域61を形成するNウエル
60を備える。領域61は、入力端子5(ダイオードD
2、D5)またはグランド(ダイオードD3、D4)に
接続のためのコンタクト62に接続される。一方、Nウ
エル60は、例えば絶縁領域22(ダイオードD3、D
5)またはノード45(ダイオードD4、D5)に接続
されるコンタクト63(Nウエルとともにショットキー
バリアを形成する)に接続される。
ダイオードは、絶縁領域22の一部によって他のウエル
から絶縁され、N+タイプ領域61を形成するNウエル
60を備える。領域61は、入力端子5(ダイオードD
2、D5)またはグランド(ダイオードD3、D4)に
接続のためのコンタクト62に接続される。一方、Nウ
エル60は、例えば絶縁領域22(ダイオードD3、D
5)またはノード45(ダイオードD4、D5)に接続
されるコンタクト63(Nウエルとともにショットキー
バリアを形成する)に接続される。
【0024】トランジスタT1のコレクタを構成する領
域51、55は、Nウエル領域24、25、60とN+
タイプ領域29、30、61とともに同時に形成され
る。
域51、55は、Nウエル領域24、25、60とN+
タイプ領域29、30、61とともに同時に形成され
る。
【0025】示されるように、ショットキーダイオード
は領域61、60(エミッタまたはコレクタ)22、2
0(ベース)そして12、11(コレクタまたはエミッ
タ)によって形成される寄生トランジスタに結合され
る。
は領域61、60(エミッタまたはコレクタ)22、2
0(ベース)そして12、11(コレクタまたはエミッ
タ)によって形成される寄生トランジスタに結合され
る。
【0026】このため、図4のダイオードD3、D4
は、図6の領域11、12によって形成されるエミッ
タ、絶縁領域22によって形成されるベース、領域61
によって形成されるコレクタを有するトランジスタ4
7、48に結合される。同様に、D2、D5は、それぞ
れ寄生トランジスタT1に類似する寄生トランジスタに
結合される(図示しない)。
は、図6の領域11、12によって形成されるエミッ
タ、絶縁領域22によって形成されるベース、領域61
によって形成されるコレクタを有するトランジスタ4
7、48に結合される。同様に、D2、D5は、それぞ
れ寄生トランジスタT1に類似する寄生トランジスタに
結合される(図示しない)。
【0027】図4において、回路40は、正の入力電圧
VINと負のドレイン電圧VDが加えられている。この状
態において、トランジスタT1は、図3のスイッチS1
のようにオンされ、ある電圧で絶縁領域7をドレイン電
圧VDに近づける。こうして、寄生トランジスタ9は、
非常に低いベース−エミッタ電圧降下が生じて、寄生ト
ランジスタ10による電荷注入にも拘わらず、それがオ
ンされるには不十分となる。
VINと負のドレイン電圧VDが加えられている。この状
態において、トランジスタT1は、図3のスイッチS1
のようにオンされ、ある電圧で絶縁領域7をドレイン電
圧VDに近づける。こうして、寄生トランジスタ9は、
非常に低いベース−エミッタ電圧降下が生じて、寄生ト
ランジスタ10による電荷注入にも拘わらず、それがオ
ンされるには不十分となる。
【0028】上述した動作状態において、ダイオードD
3、D2、D5は逆バイアスされ、ダイオードD4はオ
ンされ、T1のベースをバイアスする。このバイアスは
寄生トランジスタ9のように不十分であるので、寄生ト
ランジスタ47、48はオフされる。
3、D2、D5は逆バイアスされ、ダイオードD4はオ
ンされ、T1のベースをバイアスする。このバイアスは
寄生トランジスタ9のように不十分であるので、寄生ト
ランジスタ47、48はオフされる。
【0029】ダイオードD4と抵抗Rは、電圧VDの低
下する半波の間、トランジスタT1が寄生トランジスタ
9、10に先行してオンさせることにより、寄生トラン
ジスタ9、10がオンするのを防止する。実際、トラン
ジスタT1は、電圧VDに等しいベース−エミッタ電圧
降下を有するトランジスタ10に比べ、僅かに高いベー
ス−エミッタ電圧降下で、VD+VF(VFはダイオード
D4での電圧降下)に等しい電圧降下を生じる。このた
め、電圧VDが落ちると、トランジスタT1のベースに
接続される抵抗Rにより、トランジスタT1はトランジ
スタ10に先行してオンされ、これにより、VDの降下
により生じるどんな問題も防止できる。
下する半波の間、トランジスタT1が寄生トランジスタ
9、10に先行してオンさせることにより、寄生トラン
ジスタ9、10がオンするのを防止する。実際、トラン
ジスタT1は、電圧VDに等しいベース−エミッタ電圧
降下を有するトランジスタ10に比べ、僅かに高いベー
ス−エミッタ電圧降下で、VD+VF(VFはダイオード
D4での電圧降下)に等しい電圧降下を生じる。このた
め、電圧VDが落ちると、トランジスタT1のベースに
接続される抵抗Rにより、トランジスタT1はトランジ
スタ10に先行してオンされ、これにより、VDの降下
により生じるどんな問題も防止できる。
【0030】図5は、負の入力電圧VINと正のドレイン
電圧VDを有する回路の動作を説明するために、図4の
回路を変更して示す図である。図5において、寄生トラ
ンジスタ8は、上記バイアス状態においてオンされるよ
うなトランジスタであり、寄生トランジスタ9に代えて
示される。トランジスタT1とトランジスタ47は、可
能なオン状態を示すために、逆になっている(エミッタ
とコレクタが逆になっている)。
電圧VDを有する回路の動作を説明するために、図4の
回路を変更して示す図である。図5において、寄生トラ
ンジスタ8は、上記バイアス状態においてオンされるよ
うなトランジスタであり、寄生トランジスタ9に代えて
示される。トランジスタT1とトランジスタ47は、可
能なオン状態を示すために、逆になっている(エミッタ
とコレクタが逆になっている)。
【0031】図5において、トランジスタT1はまた、
図4におけるダイオードD2、D5に結合された寄生ト
ランジスタであり、この寄生トランジスタは図4のD3
とD4に結合されている(トランジスタ47と同様に、
エミッタが接地され、絶縁領域7でベースが形成され、
コレクタが層11で形成されたD4の寄生トランジス
タ)。
図4におけるダイオードD2、D5に結合された寄生ト
ランジスタであり、この寄生トランジスタは図4のD3
とD4に結合されている(トランジスタ47と同様に、
エミッタが接地され、絶縁領域7でベースが形成され、
コレクタが層11で形成されたD4の寄生トランジス
タ)。
【0032】図5の動作状態において、寄生トランジス
タ8は、絶縁領域7を入力電圧VIN(およそ0.2V以
上)に近づけ、これにより、トランジスタ8のベース−
エミッタ接合の電圧降下(トランジスタ8がオンするの
に0.6−0.7Vが要求される)を不十分なものとす
るショットキーダイオードD2によりオンすることが防
止される。
タ8は、絶縁領域7を入力電圧VIN(およそ0.2V以
上)に近づけ、これにより、トランジスタ8のベース−
エミッタ接合の電圧降下(トランジスタ8がオンするの
に0.6−0.7Vが要求される)を不十分なものとす
るショットキーダイオードD2によりオンすることが防
止される。
【0033】さらに、図5の動作状態において、D3、
D5および寄生トランジスタはオフされる。実際のとこ
ろ、D3は、関連する寄生トランジスタ47のベース−
エミッタ接合なので、逆バイアスされている。ダイオー
ドD4についても同様である。ここで、D5がオンさ
れ、T1のベースをエミッタと同電圧に維持する。この
結果、トランジスタT1はオフを維持する(これは、ト
ランジスタT1の欠陥を防止するため、ドレイン電圧V
Dが高い場合に要求される)。最終的に、寄生トランジ
スタ10は、そのベースがそのエミッタおよびコレクタ
に比して高電圧にされるためにオフされる。
D5および寄生トランジスタはオフされる。実際のとこ
ろ、D3は、関連する寄生トランジスタ47のベース−
エミッタ接合なので、逆バイアスされている。ダイオー
ドD4についても同様である。ここで、D5がオンさ
れ、T1のベースをエミッタと同電圧に維持する。この
結果、トランジスタT1はオフを維持する(これは、ト
ランジスタT1の欠陥を防止するため、ドレイン電圧V
Dが高い場合に要求される)。最終的に、寄生トランジ
スタ10は、そのベースがそのエミッタおよびコレクタ
に比して高電圧にされるためにオフされる。
【0034】図4、図5の回路において、ダイオードD
3は、入力電圧VINおよびドレイン電圧VDが共に正で
あるとき、またはいずれか一方がゼロで、他方が正であ
るとき、絶縁領域7を接地するために備えられる。これ
ら全ての場合において、ダイオードD3はオンされ、絶
縁領域7を回路内の最小電圧に維持する。そして、トラ
ンジスタ8、9およびトランジスタT1はオフに維持さ
れる。
3は、入力電圧VINおよびドレイン電圧VDが共に正で
あるとき、またはいずれか一方がゼロで、他方が正であ
るとき、絶縁領域7を接地するために備えられる。これ
ら全ての場合において、ダイオードD3はオンされ、絶
縁領域7を回路内の最小電圧に維持する。そして、トラ
ンジスタ8、9およびトランジスタT1はオフに維持さ
れる。
【0035】回路40は、図6に示される解決策を用い
て、容易に構成することができる。特に、抵抗は、MO
SFETトランジスタ(図6の27または15)のゲー
トを形成するポリシリコン層を使用して、または同じM
OSFETトランジスタの拡散ドレイン/ソース領域を
使用して、さらにはまた、電源部から絶縁された領域内
の高抵抗性のPタイプ拡散層を設けることにより集積で
きる。
て、容易に構成することができる。特に、抵抗は、MO
SFETトランジスタ(図6の27または15)のゲー
トを形成するポリシリコン層を使用して、または同じM
OSFETトランジスタの拡散ドレイン/ソース領域を
使用して、さらにはまた、電源部から絶縁された領域内
の高抵抗性のPタイプ拡散層を設けることにより集積で
きる。
【0036】図7は、図6と同じ技術を用いるトランジ
スタT1、ダイオードD2、D3の実施形態を示す。図
6と同一対象物には同一符号を用いて示し、説明は省略
する。
スタT1、ダイオードD2、D3の実施形態を示す。図
6と同一対象物には同一符号を用いて示し、説明は省略
する。
【0037】図7の70は、その上にダイオードが形成
され、また領域22、23、52に類似する絶縁領域7
3によって分離された2つのNウエル領域71、72が
備えられるPタイプ埋設層を示す。Nウエル領域71、
72はコンタクト76、77に接続のためのN+タイプ
領域74、75を構成する。これらは、領域71、72
がカソードを形成するショットキーダイオードを形成す
るための、アルミニウムコンタクト78、79により直
接接続される。コンタクト78、79(ダイオードアノ
ード)は、ショットキーダイオードD2、D3のアノー
ドを電気的に接続する金属ライン80によって接続され
る。
され、また領域22、23、52に類似する絶縁領域7
3によって分離された2つのNウエル領域71、72が
備えられるPタイプ埋設層を示す。Nウエル領域71、
72はコンタクト76、77に接続のためのN+タイプ
領域74、75を構成する。これらは、領域71、72
がカソードを形成するショットキーダイオードを形成す
るための、アルミニウムコンタクト78、79により直
接接続される。コンタクト78、79(ダイオードアノ
ード)は、ショットキーダイオードD2、D3のアノー
ドを電気的に接続する金属ライン80によって接続され
る。
【0038】図7の装置は、コンタクト78を囲み、ダ
イオードD2のブレークダウン電圧を増大させるNウエ
ル領域71内のP+タイプリング81によって特徴づけ
られる。実際、ショットキーダイオードのブレークダウ
ン電圧が最大入力電圧VINより低い場合は、絶縁領域7
(ダイオードD2のアノード)の電圧は入力電圧VINに
追従できない。こうして全体的に装置の動作を悪化させ
る。
イオードD2のブレークダウン電圧を増大させるNウエ
ル領域71内のP+タイプリング81によって特徴づけ
られる。実際、ショットキーダイオードのブレークダウ
ン電圧が最大入力電圧VINより低い場合は、絶縁領域7
(ダイオードD2のアノード)の電圧は入力電圧VINに
追従できない。こうして全体的に装置の動作を悪化させ
る。
【0039】上述したブレークダウン電圧は、公知のよ
うに、金属−半導体インタフェースの周囲に沿う電界の
急速な増大によって制限される。この問題は、しかしな
がら、ダイオードのアノードに接続され、ショットキー
接合の端に沿って設けられるリング81のようなガード
リングを形成することにより解決できる。
うに、金属−半導体インタフェースの周囲に沿う電界の
急速な増大によって制限される。この問題は、しかしな
がら、ダイオードのアノードに接続され、ショットキー
接合の端に沿って設けられるリング81のようなガード
リングを形成することにより解決できる。
【0040】
【発明の効果】上述された回路の効果は、以下の通りで
ある。まず、絶縁領域を最低電圧に即座に固定すること
により、電力VDMOSのドレイン領域と絶縁領域の間
の接合部がオンし、その結果集積装置の動作が悪化する
のを防止することができる。
ある。まず、絶縁領域を最低電圧に即座に固定すること
により、電力VDMOSのドレイン領域と絶縁領域の間
の接合部がオンし、その結果集積装置の動作が悪化する
のを防止することができる。
【0041】第2に、この回路は容易に構成でき、高度
の信頼性を得ることができる。
の信頼性を得ることができる。
【0042】この発明は、上記実施形態に限定されるこ
とはなく、例えばスイッチは他の要素により構成しても
よい。
とはなく、例えばスイッチは他の要素により構成しても
よい。
【図1】この発明による集積回路の構成を示す図であ
る。
る。
【図2】図1に示す集積回路の要素が設けられる半導体
材料のウエハーの断面図である。
材料のウエハーの断面図である。
【図3】この発明による回路の動作を示す回路図である
【図4】この発明による回路の動作を詳細に示す回路図
である。
である。
【図5】この発明による回路の図4と異なる動作を詳細
に示す回路図である。
に示す回路図である。
【図6】図3の回路要素を具体的に示す図である。
【図7】図6と異なる実施形態を示す図である。
1 集積回路、2 電源部、6 入力領域、7、22
絶縁領域、8、9、10 寄生トランジスタ、D、1
1、12 基板領域、S、15 基準電圧領域、T1
トランジスタ、L1−L3 導通路、S1−S3 第1−第
3制御スイッチ、VD 端子電圧、VIN 入力電圧、D
2−D5 ショットキーダイオード R抵抗、71 半
導体金属領域、78 金属電極、81 ガードリング。
絶縁領域、8、9、10 寄生トランジスタ、D、1
1、12 基板領域、S、15 基準電圧領域、T1
トランジスタ、L1−L3 導通路、S1−S3 第1−第
3制御スイッチ、VD 端子電圧、VIN 入力電圧、D
2−D5 ショットキーダイオード R抵抗、71 半
導体金属領域、78 金属電極、81 ガードリング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 595139691 コンソルツィオ・ペル・ラ・リチェル カ・スッラ・ミクロエレットロニカ・ネ ル・メッツォジオルノ CONSORZIO PER LA R ICERCA SULLA MICRO ELETTRONICA NEL ME ZZOGIORNO イタリア国、95121 カタニア、ストラ ダーレ・プリモゾーレ 50 STRADALE PRIMOSOLE 50, 95121 CATANIA, I TALY (72)発明者 セルジョ・パラーラ イタリア国、95026 アチトレッツァ、 ヴィア・リヴォルノ 103 (72)発明者 ラッファエレ・ザンブラーノ イタリア国、95037 エッセ・ジョヴァ ンニ・ラ・プンタ、ヴィア・デューカ・ ダオスタ 43/ア (56)参考文献 特開 平3ー188666(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/78 H03K 17/08
Claims (17)
- 【請求項1】 電源部と、上記電源部から絶縁領域によ
って分離された低電圧要素と、基準電圧(グランド)を
有する基準電圧領域とを備え、 上記電源部は上記基準電圧に対して端子電圧にバイアス
されるNタイプ基板領域を備え、 上記絶縁領域はPタイプの導電性を有し、 上記低電圧要素は入力電圧に電気的に接続されるNタイ
プ入力領域を備えた、 集積回路の寄生要素の導通を防止する回路において、 上記絶縁領域とそれぞれ上記基板領域、上記入力領域及
び上記基準電圧領域との間に設けられ、上記絶縁領域を
上記基板領域、上記入力領域及び上記基準電圧領域の間
で選択された領域に電気的に接続して即座に最低電圧に
するためのスイッチ可能な複数の導通路を備えたことを
特徴とする集積回路の寄生要素の導通を防止する回路。 - 【請求項2】 請求項1の集積回路の寄生要素の導通を
防止する回路において、 上記導通路のそれぞれは制御スイッチを備えることを特
徴とする集積回路の寄生要素の導通を防止する回路。 - 【請求項3】 請求項2の集積回路の寄生要素の導通を
防止する回路において、 上記制御スイッチは電圧制御されることを特徴とする集
積回路の寄生要素の導通を防止する回路。 - 【請求項4】 請求項3の集積回路の寄生要素の導通を
防止する回路において、 上記絶縁領域に接続される第1端子と、上記基板領域に
接続される第2端子とを更に備え、上記制御スイッチは、 上記入力電圧が上記基準電圧より
大きいか等しく、かつ上記端子電圧が上記基準電圧より
低いときに、上記絶縁領域を上記基板領域に電気的に接
続する第1スイッチを備えることを特徴とする集積回路
の寄生要素の導通を防止する回路。 - 【請求項5】 請求項4の集積回路の寄生要素の導通を
防止する回路において、 上記第1スイッチは、上記基準電圧領域に接続された制
御端子を有するトランジスタであることを特徴とする集
積回路の寄生要素の導通を防止する回路。 - 【請求項6】 請求項5の集積回路の寄生要素の導通を
防止する回路において、 上記トランジスタはバイポーラトランジスタであること
を特徴とする集積回路の寄生要素の導通を防止する回
路。 - 【請求項7】 請求項6の集積回路の寄生要素の導通を
防止する回路において、 上記トランジスタは上記基板領域によって形成される上
記第2端子を有する垂直トランジスタであることを特徴
とする集積回路の寄生要素の導通を防止する回路。 - 【請求項8】 請求項5乃至請求項7のいずれかの集積
回路の寄生要素の導通を防止する回路において、 上記トランジスタの上記制御端子と上記基準電圧領域の
間に設けられた第1の低電圧降下ダイオードを備えるこ
とを特徴とする集積回路の寄生要素の導通を防止する回
路。 - 【請求項9】 請求項8の集積回路の寄生要素の導通を
防止する回路において、 上記入力領域と上記トランジスタの上記制御端子の間に
抵抗を備えることを特徴とする集積回路の寄生要素の導
通を防止する回路。 - 【請求項10】 請求項5乃至請求項9のいずれかの集
積回路の寄生要素の導通を防止する回路において、 上記トランジスタの上記制御端子と上記入力領域との間
には、上記入力電圧が上記基準電圧より低く、かつ上記
端子電圧が上記基準電圧より高いときに、上記トランジ
スタをオフに維持するための第2の低電圧降下ダイオー
ドを備えることを特徴とする集積回路の寄生要素の導通
を防止する回路。 - 【請求項11】 請求項3乃至請求項10のいずれかの
集積回路の寄生要素の導通を防止する回路において、上記制御スイッチは、 上記絶縁領域と上記入力領域との
間に設けられ、上記入力電圧が上記基準電圧より低く、
かつ上記端子電圧が上記基準電圧より高いときに、上記
絶縁領域を上記入力領域に電気的に接続するための第2
スイッチを備えることを特徴とする集積回路の寄生要素
の導通を防止する回路。 - 【請求項12】 請求項11の集積回路の寄生要素の導
通を防止する回路において、 上記第2スイッチは第3の低電圧降下ダイオードである
ことを特徴とする集積回路の寄生要素の導通を防止する
回路。 - 【請求項13】 請求項3乃至請求項12のいずれかの
集積回路の寄生要素の導通を防止する回路において、上記制御スイッチは、 上記絶縁領域と上記基準電圧領域
との間に設けられ、上記入力電圧が上記基準電圧より高
いか等しく、かつ上記端子電圧が上記基準電圧より高い
ときに、上記絶縁領域を上記基準電圧領域に電気的に接
続するための第3スイッチを備えたことを特徴とする集
積回路の寄生要素の導通を防止する回路。 - 【請求項14】 請求項13の集積回路の寄生要素の導
通を防止する回路において、 上記第3スイッチは第4の低電圧降下ダイオードである
ことを特徴とする集積回路の寄生要素の導通を防止する
回路。 - 【請求項15】 請求項8乃至請求項14のいずれかの
集積回路の寄生要素の導通を防止する回路において、 上記第1乃至第4の低電圧降下ダイオードはショットキ
ーダイオードであることを特徴とする集積回路の寄生要
素の導通を防止する回路。 - 【請求項16】 請求項15の集積回路の寄生要素の導
通を防止する回路において、 上記ショットキーダイオードは、それぞれがアノードと
カソード領域を形成する半導体金属領域と金属電極の間
のショットキー接合により構成され、上記ショットキー
ダイオードは上記ショットキーダイオードの上記アノー
ド領域に電気的に接続され、上記ショットキー接合の端
に沿って上記半導体金属領域を囲むPタイプガードリン
グを備えることを特徴とする集積回路の寄生要素の導通
を防止する回路。 - 【請求項17】 請求項1乃至請求項16のいずれかの
集積回路の寄生要素の導通を防止する回路において、 上記電源部はMOSFETパワートランジスタを備え、 上記基板領域は上記MOSFETパワートランジスタの
ドレイン領域を形成し、 上記基準電圧領域は上記MOSFETパワートランジス
タのソース領域に接続されることを特徴とする集積回路
の寄生要素の導通を防止する回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT94830444.9 | 1994-09-21 | ||
EP94830444A EP0703620B1 (en) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | Circuit for preventing turn-on of parasitic components in integrated circuits including a power stage and low-voltage control circuitry |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08227991A JPH08227991A (ja) | 1996-09-03 |
JP2810641B2 true JP2810641B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=8218527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7243236A Expired - Fee Related JP2810641B2 (ja) | 1994-09-21 | 1995-09-21 | 集積回路の寄生要素の導通を防止する回路 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5661430A (ja) |
EP (1) | EP0703620B1 (ja) |
JP (1) | JP2810641B2 (ja) |
DE (1) | DE69426565T2 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3036423B2 (ja) * | 1996-02-06 | 2000-04-24 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
DE69624493T2 (de) * | 1996-12-09 | 2003-06-26 | St Microelectronics Srl | Vorrichtung und Verfahren zur Unterdrückung von parasitären Effekten in einer integrierten Schaltung mit pn-Isolationszonen |
WO1998033274A1 (en) * | 1997-01-24 | 1998-07-30 | Hitachi, Ltd. | Power switch circuit |
US6225673B1 (en) * | 1998-03-03 | 2001-05-01 | Texas Instruments Incorporated | Integrated circuit which minimizes parasitic action in a switching transistor pair |
EP1049165B1 (en) * | 1999-04-30 | 2002-09-11 | STMicroelectronics S.r.l. | Integrated circuit structure comprising a power circuit portion and a control circuit portion, without parasitic currents |
DE19928762C1 (de) * | 1999-06-23 | 2000-11-23 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur Verhinderung der Injektion von Minoritätsladungsträgern in das Substrat |
EP1221718A1 (en) * | 2001-01-08 | 2002-07-10 | STMicroelectronics S.r.l. | Integrated power device with improved efficiency and reduced overall dimensions |
EP1965425A1 (en) * | 2007-03-01 | 2008-09-03 | Infineon Technologies Austria AG | Reverse voltage protected integrated circuit arrangement |
US8013475B2 (en) | 2007-03-15 | 2011-09-06 | Infineon Technologies Ag | Reverse voltage protected integrated circuit arrangement for multiple supply lines |
CN104347627A (zh) * | 2014-09-18 | 2015-02-11 | 成都星芯微电子科技有限公司 | 基于场效应管充电的半导体启动器件及制造工艺 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3990092A (en) * | 1974-01-11 | 1976-11-02 | Hitachi, Ltd. | Resistance element for semiconductor integrated circuit |
JPS5742145A (en) * | 1980-08-26 | 1982-03-09 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor integrated circuit device |
FR2636481B1 (fr) * | 1988-09-14 | 1990-11-30 | Sgs Thomson Microelectronics | Diode active integrable |
US5051612A (en) * | 1989-02-10 | 1991-09-24 | Texas Instruments Incorporated | Prevention of parasitic mechanisms in junction isolated devices |
IT1231541B (it) * | 1989-07-25 | 1991-12-17 | Sgs Thomson Microelectronics | Dispositivo di protezione contro gli effetti parassiti provocati da impulsi negativi di tensione di alimentazione in circuiti integrati monolitici includenti un dispositivo di potenza per il pilotaggio di un carico induttivo ed un dispositivo di controllo per detto dispositivo di potenza. |
IT1252623B (it) * | 1991-12-05 | 1995-06-19 | Sgs Thomson Microelectronics | Dispositivo a semiconduttore comprendente almeno un transistor di potenza e almeno un circuito di comando, con circuito di isolamento dinamico,integrati in maniera monolitica nella stessa piastrina |
-
1994
- 1994-09-21 EP EP94830444A patent/EP0703620B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-21 DE DE69426565T patent/DE69426565T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-09-19 US US08/529,805 patent/US5661430A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-21 JP JP7243236A patent/JP2810641B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE69426565T2 (de) | 2001-05-31 |
US5661430A (en) | 1997-08-26 |
DE69426565D1 (de) | 2001-02-15 |
EP0703620B1 (en) | 2001-01-10 |
EP0703620A1 (en) | 1996-03-27 |
JPH08227991A (ja) | 1996-09-03 |
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