JP2901275B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JP2901275B2
JP2901275B2 JP1194955A JP19495589A JP2901275B2 JP 2901275 B2 JP2901275 B2 JP 2901275B2 JP 1194955 A JP1194955 A JP 1194955A JP 19495589 A JP19495589 A JP 19495589A JP 2901275 B2 JP2901275 B2 JP 2901275B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路装置に関し、特に端子電圧が
電源電圧以上に上る半導体集積回路装置のボンディング
パッドの構造に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a structure of a bonding pad of a semiconductor integrated circuit device having a terminal voltage higher than a power supply voltage.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の半導体集積回路装置は、P型基板を最
低電圧としPN接合により絶縁分離することを特徴として
いる。通常、端子の電圧は電源電圧の範囲内で使用する
が、本半導体集積回路装置を使用する装置等の環境条件
により、電源電圧より高い電圧が各端子に印加されるこ
とがある。この様な場合、半導体集積回路装置を破壊及
び寄生効果などによる誤動作から防止するため、端子と
最高電位(電源電圧)の端子との間に保護ダイオードを
入れて、端子に連なる素子等を保護していた。
Conventionally, this type of semiconductor integrated circuit device is characterized in that a P-type substrate is set at the lowest voltage and is insulated and separated by a PN junction. Normally, the terminal voltage is used within the range of the power supply voltage. However, depending on the environmental conditions of the device using the present semiconductor integrated circuit device, a voltage higher than the power supply voltage may be applied to each terminal. In such a case, in order to prevent the semiconductor integrated circuit device from malfunctioning due to destruction and parasitic effects, a protection diode is inserted between the terminal and the terminal having the highest potential (power supply voltage) to protect elements connected to the terminal. I was

第3図は、その保護ダイオードを含む半導体チップの
断面構造を示したもので、1はボンディングパッド用ア
ルミニウム電極、2は絶縁膜であり、P型基板6上に形
成されたN型エピタキシャル層4をP+型分離領域3で絶
縁分離し、電源電圧用アルミニウム電極8、N+高濃度拡
散領域7を介して、N型エピタキシャル層4を電源電圧
でバイアスする。N型エピタキシャル層4中にP型拡散
領域9を形成し、その一端をボンディングパッド用アル
ミ電極1に接続してP型拡散領域9をアノード、N型エ
ピタキシャル層4をカソードとするダイオードを形成
し、ボンディングパッド用アルミ電極に入力される端子
電圧が電源電圧より高くなった時、端子に流入する電流
を電源端子側へ流すことににより、端子に連なる素子を
破壊,寄生等の誤動作から保護していた。
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of a semiconductor chip including the protection diode. Reference numeral 1 denotes an aluminum electrode for a bonding pad, 2 denotes an insulating film, and an N-type epitaxial layer 4 formed on a P-type substrate 6. Is insulated and separated by the P + -type isolation region 3, and the N-type epitaxial layer 4 is biased by the power supply voltage via the power supply voltage aluminum electrode 8 and the N + high-concentration diffusion region 7. A P-type diffusion region 9 is formed in the N-type epitaxial layer 4, and one end thereof is connected to the bonding pad aluminum electrode 1 to form a diode having the P-type diffusion region 9 as an anode and the N-type epitaxial layer 4 as a cathode. When the terminal voltage input to the aluminum electrode for the bonding pad is higher than the power supply voltage, the current flowing into the terminal is supplied to the power supply terminal side to protect the elements connected to the terminal from malfunctions such as destruction and parasitics. I was

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来の半導体集積回路装置において、端子電
圧が電源電圧以上になるとP型拡散領域9とN型エピタ
キシャル層4で構成される保護ダイオードが導通するた
め、端子電圧はN型エピタキシャル層4より約0.7V高い
電位となる。この時、保護ダイオードのアノード側、即
ち端子側と他のN型エピタキシャル層中のP型拡散領域
とがアルミ配線により電気的に接続されていると、その
P型拡散領域も端子と同電位となる。特に、第3図のよ
うに同じN型エピタキシャル層4中に、端子と電気的に
接続されたP型拡散領域9とN+型拡散領域7、P型拡散
領域13及びN+型拡散領域14からなるNPN型トランジスタ
が同時に入っている場合、P型拡散領域がN型エピタキ
シャル層の電位よりも上るため、P型拡散領域2をエミ
ッタ、N型エピタキシャル層4をベース、NPN型トラン
ジスタのベース13をコレクタとする寄生PNPが生じ、こ
の寄生PNPがNPN型トランジスタと第4図の様に接続さ
れ、サイリスタ構造となり回路動作上不都合な動作をす
ることがある。
In the above-described conventional semiconductor integrated circuit device, when the terminal voltage exceeds the power supply voltage, the protection diode formed by the P-type diffusion region 9 and the N-type epitaxial layer 4 conducts. The potential becomes 0.7V higher. At this time, if the anode side of the protection diode, that is, the terminal side and the P-type diffusion region in the other N-type epitaxial layer are electrically connected by the aluminum wiring, the P-type diffusion region also has the same potential as the terminal. Become. In particular, as shown in FIG. 3, in the same N-type epitaxial layer 4, a P-type diffusion region 9, an N + -type diffusion region 7, a P-type diffusion region 13, and an N + -type diffusion region 14 electrically connected to terminals. When the NPN type transistor composed of the NPN type transistors is included at the same time, the P type diffusion region is higher than the potential of the N type epitaxial layer. A parasitic PNP having the collector as a collector is generated, and this parasitic PNP is connected to the NPN transistor as shown in FIG. 4 to form a thyristor structure, which may cause an inconvenient operation in circuit operation.

従って、上述した寄生トランジスタの発生による不都
合な動作を防止するため、端子と電気的に接続されたP
型拡散領域9を単独で絶縁分離し、そのN型エピタキシ
ャル領域を電源電圧でバイアスする方法がある。しか
し、この対策では端子に連なるP型拡散領域が複数個あ
る場合、それらの素子のみを絶縁分離する必要があるた
め、半導体集積回路のチップ面積が増大するという欠点
があった。又、破壊,寄生効果等の誤動作を防止するた
め、P型拡散領域を半導体集積回路装置の外部に出し
て、外付抵抗の使う方法もあるが、これは外付部品点数
の増加及び端子数の増加等でチップ面積が増大しコスト
アップになるという欠点があった。
Therefore, in order to prevent an undesired operation due to the occurrence of the parasitic transistor described above, the P terminal electrically connected to the terminal is
There is a method of isolating and isolating the type diffusion region 9 independently and biasing the N type epitaxial region with a power supply voltage. However, this measure has a disadvantage that when there are a plurality of P-type diffusion regions connected to the terminals, only those elements need to be insulated and separated, and the chip area of the semiconductor integrated circuit increases. In order to prevent malfunctions such as destruction and parasitic effects, there is a method in which a P-type diffusion region is provided outside the semiconductor integrated circuit device and an external resistor is used. However, this method increases the number of external components and the number of terminals. However, there is a disadvantage that the chip area is increased due to an increase in the cost and the cost is increased.

本発明の目的は、破壊,寄生効果等の誤動作を防止で
きしかもチップサイズを小さくすることが可能な半導体
集積回路装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device that can prevent malfunctions such as destruction and parasitic effects and can reduce the chip size.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の半導体集積回路装置は、一導電型半導体基板
上の逆導電型エピタキシャル層表面から前記一導電型半
導体基板にかけて選択的に設けられた一導電型分離領域
により区画された素子領域と、前記逆導電型エピタキシ
ャル層表面に選択的に設けられたバイポーラトランジス
タのベースとなる一導電型拡散領域と、前記一導電型拡
散領域と接続されるとともに前記逆導電型エピタキシャ
ル層上に形成された入力電極と、前記逆導電型エピタキ
シャル層に電源電圧を供給する電源電圧用電極とを備
え、前記逆導電型エピタキシャル層と前記入力電極とは
ショットキーバリアダイオードを構成し、前記ショット
キーバリアダイオードは、前記入力電極に前記電源電圧
よりも高い電圧が印加された際に導通し前記入力電極の
電圧をクランプすることを特徴とする。
The semiconductor integrated circuit device of the present invention is an element region partitioned by one conductivity type isolation region selectively provided from the surface of the opposite conductivity type epitaxial layer on the one conductivity type semiconductor substrate to the one conductivity type semiconductor substrate; A diffusion region of one conductivity type serving as a base of a bipolar transistor selectively provided on the surface of the opposite conductivity type epitaxial layer; and an input electrode connected to the one conductivity type diffusion region and formed on the opposite conductivity type epitaxial layer. And a power supply voltage electrode for supplying a power supply voltage to the reverse conductivity type epitaxial layer, the reverse conductivity type epitaxial layer and the input electrode constitute a Schottky barrier diode, and the Schottky barrier diode is It conducts when a voltage higher than the power supply voltage is applied to the input electrode, and clamps the voltage of the input electrode. The features.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す半導体集積回路装置
のチップの縦断面図である。本実施例では、シリコンか
らなるP型半導体基板6及びN型エピタキシャル層4を
含んでなるチップのエピタキシャル層4の表面からP型
基板7にかけて選択的に設けられたP+型分離領域3によ
りそれぞれの素子形成領域に区画されている。N型エピ
タキシャル層4とボンディングパッド用電極1とが電気
的に接続され、図面には示していないが、N型エピタキ
シャル層4上には複数個のP型拡散領域が形成され素子
を形成しており、電極1と接続している。更に、ボンデ
ィングパッド用電極1をアノード、N型エピタキシャル
層4をカソードとする保護ダイオードとしてのショット
キーバリヤーダイオードを構成し、かつ、N型エピタキ
シャル層4をN+型高濃度拡散領域7を介して電源電圧用
アルミ電極で電源電圧でバイアスされた構成を有するも
のである。第2図はその等価回路図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a chip of a semiconductor integrated circuit device showing one embodiment of the present invention. In this embodiment, each of the P + -type isolation regions 3 selectively provided from the surface of the epitaxial layer 4 of the chip including the P-type semiconductor substrate 6 made of silicon and the N-type epitaxial layer 4 to the P-type substrate 7. Are formed in the element formation region. The N-type epitaxial layer 4 and the bonding pad electrode 1 are electrically connected. Although not shown in the drawing, a plurality of P-type diffusion regions are formed on the N-type epitaxial layer 4 to form an element. And is connected to the electrode 1. Further, a Schottky barrier diode is formed as a protection diode using the bonding pad electrode 1 as an anode and the N-type epitaxial layer 4 as a cathode, and the N-type epitaxial layer 4 is connected via an N + -type high concentration diffusion region 7. It has a structure in which a power supply aluminum electrode is biased by the power supply voltage. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram.

上記の構成で、ボンディングパッド用アルミ電極の電
位が電源電圧以上となると、上記ショットキーバリヤー
ダイオードが導通し、端子に流入する電流は保護ダイオ
ードとなる上記ショットキーバリヤーダイオードを介し
てN+高濃度拡散領域及び電源電圧用アルミ電極を介して
電源端子に流入する。この時、ショットキーバリヤーダ
イオードの順方向電圧は、P型拡散領域及びN型エピタ
キシャル層で形成されるダイオードの順方向電圧と比較
し半分以下の値となる。
In the above configuration, when the potential of the bonding pad aluminum electrode becomes higher than the power supply voltage, the Schottky barrier diode conducts, and the current flowing into the terminal becomes N + high concentration through the Schottky barrier diode serving as a protection diode. It flows into the power supply terminal via the diffusion region and the power supply voltage aluminum electrode. At this time, the forward voltage of the Schottky barrier diode is less than half the forward voltage of the diode formed by the P-type diffusion region and the N-type epitaxial layer.

従って、ボンディングパッド用アルミ電極にN型エピ
タキシャル層中に設けられた複数個のP型拡散領域が電
気的に接続された状態でも、ボンディングパッド用アル
ミ電極1が電源電圧以上に上った場合、上記説明によ
り、P型拡散領域及びN型エピタキシャル層とで形成さ
れるダイオードは順電位にならないため、遮断状態とな
り、破壊,寄生等による誤動作は生じない。
Therefore, even when the plurality of P-type diffusion regions provided in the N-type epitaxial layer are electrically connected to the bonding pad aluminum electrode, if the bonding pad aluminum electrode 1 rises above the power supply voltage, According to the above description, since the diode formed by the P-type diffusion region and the N-type epitaxial layer does not have a forward potential, the diode is in a cut-off state, and malfunctions due to destruction, parasitic, and the like do not occur.

尚、図中5はP型基板6とN型エピタキシャル層4と
の界面とその近傍に選択的に設けられたN+型高濃度埋込
み層であり、N型エピタキシャル層4の動作抵抗を低減
するものであり、特に本発明によって本質的なものでは
ない。
In the figure, reference numeral 5 denotes an N + -type high-concentration buried layer selectively provided at and near the interface between the P-type substrate 6 and the N-type epitaxial layer 4, which reduces the operating resistance of the N-type epitaxial layer 4. And not particularly essential according to the invention.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、ボンディングパッド用
アルミ電極と電源電圧でバイアスされたN型エピタキシ
ャル層とでショットキーバリヤーダイオードにより保護
ダイオードを構成することにおり、ボンディングパッド
用アルミ電極が電源電圧以上になっても、ショットキー
バリヤーダイオードの順方向電圧でクランプされるため
の、ボンディングパッド用アルミ電極に複数個のP型拡
散領域が接続されていても、破壊・寄生効果等の誤動作
を発生することもなく、従って、これらP型拡散領域の
みを絶縁分離したりする必要がないため、チップサイズ
を小さくできるという効果がある。
As described above, according to the present invention, a protection diode is formed by a Schottky barrier diode with a bonding pad aluminum electrode and an N-type epitaxial layer biased by a power supply voltage. However, even if a plurality of P-type diffusion regions are connected to the bonding pad aluminum electrode for clamping by the forward voltage of the Schottky barrier diode, malfunctions such as destruction and parasitic effects occur. Therefore, there is no need to insulate and separate only these P-type diffusion regions, so that the chip size can be reduced.

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

第1図は本発明の一実施例を示す半導体チップの断面
図、第2図はその等価回路図、第3図は従来技術の実施
例を示す半導体チップの断面図、第4図は第3図でボン
ディングパッド用アルミ電極が電源電圧以上に上った時
に発生する寄生トランジスタの等価回路図である。 1……ボンディングパッド用アルミ電極、2……絶縁
膜、3……P+型分離領域、4……N型エピタキシャル層
領域、5……N+型高濃度埋込層領域、6……P型半導体
基板、7……N+型高濃度拡散領域、8……電源電圧用
(コレクタ)アルミ電極、9……P型拡散領域、10……
P型拡散領域の他の電極、11……ベース電極、12……エ
ミッタ電極。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor chip showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram thereof, FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor chip showing an embodiment of the prior art, and FIG. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a parasitic transistor generated when the bonding pad aluminum electrode rises above a power supply voltage. 1 ... Aluminum electrode for bonding pad, 2 ... Insulating film, 3 ... P + type isolation region, 4 ... N type epitaxial layer region, 5 ... N + type high concentration buried layer region, 6 ... P Type semiconductor substrate, 7 N + type high concentration diffusion region, 8 Aluminum electrode for power supply voltage (collector), 9 P type diffusion region, 10
Other electrodes of the P-type diffusion region, 11: Base electrode, 12: Emitter electrode.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一導電型半導体基板上の逆導電型エピタキ
シャル層表面から前記一導電型半導体基板にかけて選択
的に設けられた一導電型分離領域により区画された素子
領域と、前記逆導電型エピタキシャル層表面に選択的に
設けられたバイポーラトランジスタのベースとなる一導
電型拡散領域と、前記一導電型拡散領域と接続されると
ともに前記逆導電型エピタキシャル層上に形成された入
力電極と、前記逆導電型エピタキシャル層に電源電圧を
供給する電源電圧用電極とを備え、前記逆導電型エピタ
キシャル層と前記入力電極とはショットキーバリアダイ
オードを構成し、前記ショットキーバリアダイオード
は、前記入力電極に前記電源電圧よりも高い電圧が印加
された際に導通し前記入力電極の電圧をクランプするこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。
An element region defined by an isolation region selectively provided from the surface of the opposite conductivity type epitaxial layer on the semiconductor substrate to the one conductivity type semiconductor substrate; A first conductivity type diffusion region serving as a base of a bipolar transistor selectively provided on a layer surface; an input electrode connected to the one conductivity type diffusion region and formed on the opposite conductivity type epitaxial layer; A power supply voltage electrode for supplying a power supply voltage to the conductive type epitaxial layer, the reverse conductive type epitaxial layer and the input electrode constitute a Schottky barrier diode, and the Schottky barrier diode is connected to the input electrode. A semiconductive device that conducts when a voltage higher than a power supply voltage is applied and clamps the voltage of the input electrode. Integrated circuit device.
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