JP3052462B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JP3052462B2
JP3052462B2 JP3210276A JP21027691A JP3052462B2 JP 3052462 B2 JP3052462 B2 JP 3052462B2 JP 3210276 A JP3210276 A JP 3210276A JP 21027691 A JP21027691 A JP 21027691A JP 3052462 B2 JP3052462 B2 JP 3052462B2
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NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は静電破壊を防止するため
の保護回路を備えた半導体集積回路装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device provided with a protection circuit for preventing electrostatic breakdown.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体集積回路装置においては、
静電破壊を防止するために、高位側電圧源及び低位側電
圧源と信号入力端子との間に夫々PN接合ダイオードが
順方向に接続されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor integrated circuit device,
In order to prevent electrostatic breakdown, PN junction diodes are respectively connected in a forward direction between the higher voltage source and the lower voltage source and the signal input terminal.

【0003】図5は従来の半導体集積回路装置を示す断
面図である。N型埋込層2a,2bはP型シリコン基板
1上に選択的に形成されている。N型エピタキシャル層
4a,4bは夫々N型埋込層2a,2bを含むP型シリ
コン基板1上に選択的に形成されており、N型埋込層2
a,2bの一部が夫々N型エピタキシャル層4a,4b
の表面に引き出されている。このN型エピタキシャル層
4a,4bはP型シリコン基板1の表面に形成された酸
化膜11により素子分離されている。P型拡散層15
a,15bは夫々N型エピタキシャル層4a,4bの表
面に形成されている。P型シリコン基板1の全面には層
間絶縁膜9が被着されており、この層間絶縁膜9に所定
のコンタクト口を設けた後に全面に配線層10がパター
ン形成されている。これにより、P型拡散層15a及び
N型埋込層2bは配線層10を介して信号入力端子8に
接続され、N型埋込層2aは配線層10を介して高位側
電圧源6に接続され、P型拡散層15bは配線層10を
介して低位側電圧源7に接続されている。
FIG. 5 is a sectional view showing a conventional semiconductor integrated circuit device. N-type buried layers 2 a and 2 b are selectively formed on P-type silicon substrate 1. N-type epitaxial layers 4a and 4b are selectively formed on P-type silicon substrate 1 including N-type buried layers 2a and 2b, respectively.
a and 2b are N-type epitaxial layers 4a and 4b, respectively.
Has been pulled out to the surface. The N-type epitaxial layers 4a and 4b are separated from each other by an oxide film 11 formed on the surface of the P-type silicon substrate 1. P-type diffusion layer 15
Reference numerals a and 15b are formed on the surfaces of the N-type epitaxial layers 4a and 4b, respectively. An interlayer insulating film 9 is applied on the entire surface of the P-type silicon substrate 1, and after a predetermined contact port is provided in the interlayer insulating film 9, a wiring layer 10 is pattern-formed on the entire surface. Thus, the P-type diffusion layer 15a and the N-type buried layer 2b are connected to the signal input terminal 8 via the wiring layer 10, and the N-type buried layer 2a is connected to the higher voltage source 6 via the wiring layer 10. The P-type diffusion layer 15b is connected to the lower voltage source 7 via the wiring layer 10.

【0004】上述した従来の半導体集積回路装置におい
ては、信号入力端子8と高位側電圧源6との間にP型拡
散層15a、N型エピタキシャル層4a及びN型埋込層
2aからなるPN接合ダイオードが順方向に接続され、
信号入力端子8と低位側電圧源7との間にはN型埋込層
2b、N型エピタキシャル層4b及びP型拡散層15b
からなるPN接合ダイオードが順方向に接続されてお
り、この1対のダイオードが保護回路を構成している。
このため、信号入力端子8に正の電荷が印加されると、
この正の電荷は高位側電圧源6に吸収され、信号入力端
子8に負の電荷が印加されると、この負の電荷は低位側
電圧源7に吸収される。これにより、半導体集積回路装
置を保護することができ、静電破壊を防止することがで
きる。
In the above-described conventional semiconductor integrated circuit device, a PN junction comprising a P-type diffusion layer 15a, an N-type epitaxial layer 4a and an N-type buried layer 2a is provided between a signal input terminal 8 and a higher voltage source 6. Diodes are connected in the forward direction,
An N-type buried layer 2b, an N-type epitaxial layer 4b, and a P-type diffusion layer 15b are provided between the signal input terminal 8 and the lower voltage source 7.
Are connected in the forward direction, and this pair of diodes constitutes a protection circuit.
Therefore, when a positive charge is applied to the signal input terminal 8,
This positive charge is absorbed by the higher voltage source 6, and when a negative charge is applied to the signal input terminal 8, the negative charge is absorbed by the lower voltage source 7. Thereby, the semiconductor integrated circuit device can be protected, and electrostatic breakdown can be prevented.

【0005】なお、保護素子としてのダイオードは、そ
れ自身の静電破壊を防止するために、他の回路構成に使
用する素子に比して大きく形成する必要がある。
Incidentally, the diode as a protection element must be formed larger than an element used for another circuit configuration in order to prevent its own electrostatic destruction.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体集積回路装置においては、保護素子であ
る1対のダイオードがP型シリコン基板1の平面方向に
配置されているため、半導体集積回路装置における保護
回路の面積が著しく大きくなり、チップサイズが大きく
なるという問題点がある。
However, in the above-described conventional semiconductor integrated circuit device, since a pair of diodes serving as protection elements are arranged in the plane direction of the P-type silicon substrate 1, the semiconductor integrated circuit device is not used. In this case, there is a problem that the area of the protection circuit becomes significantly large and the chip size becomes large.

【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、保護回路の面積を従来に比して縮小するこ
とができる半導体集積回路装置を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a semiconductor integrated circuit device capable of reducing the area of a protection circuit as compared with the related art.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体集積
回路装置は、P型半導体基板上に形成されたN型埋込層
と、このN型埋込層上に形成され前記P型半導体基板か
ら絶縁分離されたP型埋込層と、このP型埋込層上に形
成されN型層とを有し、前記N型埋込層及び前記P型埋
込層は信号入力端子に接続され、前記P型半導体基板は
低位側電圧源に接続され、前記N型層は高位側電圧源に
接続されることを特徴とする。
A semiconductor integrated circuit device according to the present invention comprises an N-type buried layer formed on a P-type semiconductor substrate, and the P-type semiconductor substrate formed on the N-type buried layer. And a N-type layer formed on the P-type buried layer, the N-type buried layer and the P-type buried layer being connected to a signal input terminal. The P-type semiconductor substrate is connected to a lower voltage source, and the N-type layer is connected to a higher voltage source.

【0009】[0009]

【作用】本発明においては、N型埋込層はP型半導体基
板上に形成されており、このN型埋込層及びP型半導体
基板が第1のダイオードを形成している。一方、P型埋
込層は前記N型埋込層上に形成され、N型層はこのP型
埋込層に形成されており、このP型埋込層及びN型層が
第2のダイオードを形成している。そして、前記第1の
ダイオードは信号入力端子と低位側電圧源との間に順方
向に接続され、前記第2のダイオードは前記信号入力端
子と高位側電圧源との間に順方向に接続される。このた
め、前記信号入力端子に正又は負の電荷が印加された場
合、この電荷は高位側電圧源又は低位側電圧源に吸収さ
れる。従って、半導体集積回路装置を保護することがで
き、静電破壊を防止することができる。
In the present invention, the N-type buried layer is formed on a P-type semiconductor substrate, and the N-type buried layer and the P-type semiconductor substrate form a first diode. On the other hand, the P-type buried layer is formed on the N-type buried layer, the N-type layer is formed on the P-type buried layer, and the P-type buried layer and the N-type layer are formed on the second diode. Is formed. The first diode is connected in a forward direction between the signal input terminal and the lower voltage source, and the second diode is connected in a forward direction between the signal input terminal and the higher voltage source. You. Therefore, when a positive or negative charge is applied to the signal input terminal, the charge is absorbed by the higher voltage source or the lower voltage source. Therefore, the semiconductor integrated circuit device can be protected and electrostatic breakdown can be prevented.

【0010】本発明によれば、第1及び第2のダイオー
ドがP型半導体基板の平面方向と垂直の方向に縦積みさ
れているため、保護回路の面積を従来に比して縮小する
ことができる。これにより、半導体集積回路装置のチッ
プサイズを小さくすることができる。
According to the present invention, since the first and second diodes are vertically stacked in the direction perpendicular to the plane direction of the P-type semiconductor substrate, the area of the protection circuit can be reduced as compared with the related art. it can. Thus, the chip size of the semiconductor integrated circuit device can be reduced.

【0011】[0011]

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0012】図1は本発明の第1の実施例に係る半導体
集積回路装置を示す断面図である。N型埋込層2はイオ
ン注入法又は熱拡散法によりP型シリコン基板1上に選
択的に形成されている。P型埋込層3はイオン注入法に
よりN型埋込層2上に選択的に形成されている。N型エ
ピタキシャル層4はエピタキシャル成長法によりN型埋
込層2を含むP型シリコン基板1上に選択的に形成され
ており、N型埋込層2及びP型埋込層3の一部がN型エ
ピタキシャル層4の表面に引き出されている。このN型
エピタキシャル層4はP型シリコン基板1の表面に形成
された酸化膜11により素子分離されている。N型層5
はイオン注入法又は熱拡散法によりN型エピタキシャル
層4の表面に形成されている。P型シリコン基板1の全
面には層間絶縁膜9が被着されており、この層間絶縁膜
9に所定のコンタクト口を設けた後に全面に配線層10
がパターン形成されている。これにより、N型埋込層2
及びP型埋込層3は配線層10を介して信号入力端子8
に接続され、N型層5は配線層10を介して高位側電圧
源6に接続され、P型シリコン基板1は配線層10を介
して低位側電圧源7に接続されている。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention. The N-type buried layer 2 is selectively formed on the P-type silicon substrate 1 by an ion implantation method or a thermal diffusion method. The P-type buried layer 3 is selectively formed on the N-type buried layer 2 by an ion implantation method. The N-type epitaxial layer 4 is selectively formed on the P-type silicon substrate 1 including the N-type buried layer 2 by an epitaxial growth method. It is drawn out to the surface of the type epitaxial layer 4. The N-type epitaxial layer 4 is isolated by an oxide film 11 formed on the surface of the P-type silicon substrate 1. N-type layer 5
Is formed on the surface of the N-type epitaxial layer 4 by ion implantation or thermal diffusion. An interlayer insulating film 9 is provided on the entire surface of the P-type silicon substrate 1. After a predetermined contact hole is provided in the interlayer insulating film 9, a wiring layer 10 is formed on the entire surface.
Are patterned. Thereby, the N-type buried layer 2
And P-type buried layer 3 is connected to signal input terminal 8 via wiring layer 10.
The N-type layer 5 is connected to a higher voltage source 6 via a wiring layer 10, and the P-type silicon substrate 1 is connected to a lower voltage source 7 via a wiring layer 10.

【0013】図2は上述した半導体集積回路装置を示す
回路図である。図2に示すように、信号入力端子8と高
位側電圧源6との間にP型埋込層3、N型エピタキシャ
ル層4及びN型層5からなるPN接合ダイオード13が
順方向に接続され、信号入力端子8と低位側電圧源7と
の間にはN型埋込層2及びP型シリコン基板1からなる
PN接合ダイオード12が順方向に接続されており、こ
の1対のダイオード12,13が保護回路を構成してい
る。このため、信号入力端子8に正の電荷が印加される
と、この正の電荷は高位側電圧源6に吸収され、信号入
力端子8に負の電荷が印加されると、この負の電荷は低
位側電圧源7に吸収される。従って、信号入力端子8に
接続される入力回路(又は出力回路等)14を含む半導
体集積回路装置を保護することができ、静電破壊を防止
することができる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the above-described semiconductor integrated circuit device. As shown in FIG. 2, a PN junction diode 13 composed of a P-type buried layer 3, an N-type epitaxial layer 4, and an N-type layer 5 is connected between a signal input terminal 8 and a higher voltage source 6 in a forward direction. A PN junction diode 12 composed of an N-type buried layer 2 and a P-type silicon substrate 1 is connected between the signal input terminal 8 and the lower voltage source 7 in the forward direction. 13 constitutes a protection circuit. Therefore, when a positive charge is applied to the signal input terminal 8, the positive charge is absorbed by the higher voltage source 6, and when a negative charge is applied to the signal input terminal 8, the negative charge becomes It is absorbed by the lower voltage source 7. Therefore, the semiconductor integrated circuit device including the input circuit (or the output circuit or the like) 14 connected to the signal input terminal 8 can be protected, and electrostatic breakdown can be prevented.

【0014】本実施例によれば、保護素子であるダイオ
ード12,13がP型シリコン基板1の平面方向と垂直
の方向に縦積みされているため、保護回路の面積を従来
に比して縮小することができる。これにより、半導体集
積回路装置のチップサイズを小さくすることができる。
According to the present embodiment, the diodes 12, 13 serving as protection elements are vertically stacked in a direction perpendicular to the plane direction of the P-type silicon substrate 1, so that the area of the protection circuit is reduced as compared with the prior art. can do. Thus, the chip size of the semiconductor integrated circuit device can be reduced.

【0015】図3は本発明の第2の実施例に係る半導体
集積回路装置を示す断面図である。なお、図3において
図1と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説
明は省略する。即ち、本実施例においては、N型エピタ
キシャル層4を形成した後、イオン注入法によりN型エ
ピタキシャル層4の表面にP型埋込層3に到達するP型
層(抵抗)16が形成されている。そして、このP型層
16は配線層10を介して信号入力端子8に接続されて
いる。なお、N型埋込層2及びP型埋込層3は配線層1
0を介して相互に接続されている。
FIG. 3 is a sectional view showing a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of those portions will be omitted. That is, in this embodiment, after the N-type epitaxial layer 4 is formed, a P-type layer (resistance) 16 reaching the P-type buried layer 3 is formed on the surface of the N-type epitaxial layer 4 by ion implantation. I have. The P-type layer 16 is connected to the signal input terminal 8 via the wiring layer 10. Note that the N-type buried layer 2 and the P-type buried layer 3 are
0 are connected to each other.

【0016】図4は上述した半導体集積回路装置を示す
回路図である。この場合、第1の実施例とは異なって、
信号入力端子8とダイオード12のカソード及びダイオ
ード13のアノードとの間には抵抗16が接続されてい
る。このため、半導体集積回路装置の静電破壊を防止す
ることができると共に、信号入力端子8に入力される急
峻なパルスをなまらせることができる。
FIG. 4 is a circuit diagram showing the above-mentioned semiconductor integrated circuit device. In this case, unlike the first embodiment,
A resistor 16 is connected between the signal input terminal 8 and the cathode of the diode 12 and the anode of the diode 13. For this reason, electrostatic breakdown of the semiconductor integrated circuit device can be prevented, and a steep pulse input to the signal input terminal 8 can be smoothed.

【0017】本実施例によれば、第1の実施例と同様に
して、ダイオード12,13がP型シリコン基板1の平
面方向と垂直の方向に縦積みされているため、保護回路
の面積を従来の約1/2に縮小することができる。
According to the present embodiment, as in the first embodiment, the diodes 12, 13 are vertically stacked in the direction perpendicular to the plane of the P-type silicon substrate 1, so that the area of the protection circuit is reduced. It can be reduced to about 1/2 of the conventional size.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、N
型埋込層及びP型半導体基板で構成される第1のダイオ
ードと、P型埋込層及びN型層で構成される第2のダイ
オードとを前記P型半導体基板の平面方向と垂直の方向
に縦積みしたから、保護回路の面積を従来に比して縮小
することができる。これにより、半導体集積回路装置の
チップサイズを小さくすることができる。
As described above, according to the present invention, N
A first diode composed of a p-type buried layer and a p-type semiconductor substrate and a second diode composed of a p-type buried layer and an n-type layer in a direction perpendicular to the plane direction of the p-type semiconductor substrate , The area of the protection circuit can be reduced as compared with the conventional case. Thus, the chip size of the semiconductor integrated circuit device can be reduced.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係る半導体集積回路装
置を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例に係る半導体集積回路装
置を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit device according to a first example of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例に係る半導体集積回路装
置を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例に係る半導体集積回路装
置を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来の半導体集積回路装置を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view showing a conventional semiconductor integrated circuit device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;P型シリコン基板 2,2a,2b;N型埋込層 3;P型埋込層 4,4a,4b;N型エピタキシャル層 5;N型層 6;高位側電圧源 7;低位側電圧源 8;信号入力端子 9;層間絶縁膜 10;配線層 11;酸化膜 12,13;ダイオード 14;入力回路 15a;15b;P型拡散層 16;P型層(抵抗) Reference Signs List 1: P-type silicon substrate 2, 2a, 2b; N-type buried layer 3: P-type buried layer 4, 4a, 4b; N-type epitaxial layer 5; N-type layer 6; higher-side voltage source 7; Source 8; Signal input terminal 9; Interlayer insulating film 10; Wiring layer 11; Oxide films 12, 13; Diode 14; Input circuit 15a; 15b; P-type diffusion layer 16; P-type layer (resistance)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 P型半導体基板上に形成されたN型埋込
層と、このN型埋込層上に形成され前記P型半導体基板
から絶縁分離されたP型埋込層と、このP型埋込層上に
形成されN型層とを有し、前記N型埋込層及び前記P型
埋込層は信号入力端子に接続され、前記P型半導体基板
は低位側電圧源に接続され、前記N型層は高位側電圧源
に接続されることを特徴とする半導体集積回路装置。
An N-type buried layer formed on a P-type semiconductor substrate; a P-type buried layer formed on the N-type buried layer and insulated from the P-type semiconductor substrate; An N-type layer formed on the N-type buried layer, wherein the N-type buried layer and the P-type buried layer are connected to a signal input terminal, and the P-type semiconductor substrate is connected to a lower voltage source. Wherein the N-type layer is connected to a higher voltage source.
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