JPH01217958A - 寄生電流誤動作防止回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は集積回路において１発生する寄生電流による誤
動作防止に関するもので、特に集積回路を造込む半導体
基板に形成するいわゆる島領域間に発生する寄生トラン
ジスタによる誤動作を抑制するのに好適する。

（従来の技術） 大電流駆動用として第６図乃至第７図に示す回路が適用
されており、そのＩＣ化に際しては、第８図に示すよう
な回路が数多く同一チップ上に形成される。

第５図乃至第８図により従来使用されている大電流駆動
用回路を説明するが、第５図には問題が発生する寄生回
路を適用した集積回路の要部を示す断面図を、第６図に
はこの集積回路図を、第７図は大電流駆動用回路図を、
第８図は問題が発生する回路を示す。

第７図は第６図に示す集積回路をモータに接続した大電
流駆動用集積回路が明らかにされており、先ずその回路
構成の概略から説明する。第７図に示すようにこの集積
回路は対称的な回路で構成され、そのＶＣＣは共通とし
、更にコンモン端子には例えば１００ｖ程度の高電圧を
印加して使用する。この回路としてモータに接続した大
電流駆動用集積回路を示す第７図にも明らかなように入
力端子ＩＮ−Ａにはインバータ接続がダイオードＱ５１
とＰＮＰラテラルＴｒＱ５２ならびに２個の抵抗Ａ、Ｃ
で構成し、その最終段に位置するＰＮＰラテラルＴｒＱ
５２のコレクを抵抗Ｅを介して多段のダーリントン接続
を形成する。このダーリントン接続には夫々エミッタ接
地したＮＰＮ　トランジスタＱ５３．　Ｑ５４で形成し
、　このＮＰＮ　ｈランジスタＱ５４のコレクタ端子を
出力端子０ＵＴ−Ａとしてモータのコイルφ、に接続す
ると共に逆起電力吸収ダイオードＱＡに連結する。

この回路接続をＡとし、対称的な回路構成を持つｎを接
続する。即ち入力Ｉｎ−ＢにはダイオードＱ５５とＰＮ
ＰラテラルＴｒＱ５６ならびに抵抗口、Ｄでインバータ
接続を形成し、　ＰＮＰラテラルＴｒＱ５６のコレクタ
出力を抵抗Ｆを介して多段のダーリントン接続を形成す
る。このダーリントン接続には夫々エミッタ接地したＮ
ＰＮ　トラジスタＱ５７．　Ｑ５８で形成し、このＮＰ
Ｎ　トランジスタ０５８のコレクタ端子を出力端子０Ｕ
Ｔ−８としてモータのコイルφ２に接続すると共に逆起
電力吸収ダイオードＱＢに連結する。

この両逆起電力吸収ダイオードＱＡ、　ＱＢを接続して
共通端子（Ｃｏｍｍｏｎ）とし、ここはツェナダイオー
ドＤｚとモータのコイルφ８．φ２の接続部分にも連結
してＶＤＤ端子として使用する。

なお前述のＰＮＰラテラルＴｒＱ５２．　’０５６のベ
ース入力前に接続する抵抗Ａ、Ｂと、ＰＮＰラテラルＴ
ｒＱ５２゜Ｑ５６のエミッタ及びグーリン１〜ン接続用
ＮＰＮ＋うランジスタＱ５３＋　０５７のコレクタを接
続してＶＣＣ端子とする。

このように構成する大電流駆動用集積回路の特徴は入力
ＩＮ−Ａ、　ｌＮ−８に印加する電力Ｈｉｇｈもしくは
Ｌｏりがそのまま出力０ｕｔＡ、　ｒ３から出力され、
かつ同時に出力されない点にある。

第５図にはこれらの回路接続を半導体基板に形成した状
態の概略として第６図及び第７図の一部を示した。半導
体基板７０としてはＳｉからなりＰ導電型を示すものを
利用し、この表面に常法通り被覆した熱酸化膜（図示せ
ず）を選択的に除去して得る窓から不純物を拡散導入し
て反対導電型領域を形成するか、あるいはイオン注入法
により反対導電型領域を形成する。

更にこの不純物領域はいわゆる分離領域により隔離して
島領域として機能させるが、この分離領域としてはディ
ープ（Ｄｅｅｐ）Ｎ＋領領域トレンチアイソレイション
（Ｔｒｅｎｃｈ　ｌ５ｏｒａｔｉｏｎ）が適用可能であ
る。

図示するようにこの不純物領域によって構成する一方の
島領域ではこの不純物領域をコレクタとするトランジス
タ等しこよる機能素子７１を、他方の島領域には反対導
電型の不純物を導入して機能素子・７２を形成して集積
回路を形成する。この半導体基板７０と各不純物領域間
にはＱＬＮＡを入力どする寄生素子（接地されている）
が形成されるのは不可避である。

（発明が解決しようとする課題） 前述の大電流駆動用集積回路は阿結合を起こすモータに
接続すると、その０ｎ−Ｏｆｆに伴ってコイルに逆起電
力電流が流れるので、出力トランジスタは瞬間的に逆方
向に流れ、Ｓｕｂ電位が浮き、寄生トランジスタがＯｎ
する状況が発生して、スイッチング時に異常動作を起こ
す。

第７図によりこの異常動作を説明する。

（Ｄ　集積回路パターンにおいて互いに隣接して配置す
る回路Ａ、Ｂでは、その構造上クランプダイオードとＳ
ｕｂ基板の間には寄生Ｓｕｂ　Ｉ’ＮＰＴｒが形成され
、又出力ＮＰＮ　ＴｒＱ５８のコレクタ層（Ｎ導電型）
、Ｓｕｂ基板（Ｐ導電型）ならびにインバータ用ＰＮＰ
丁ｒＱ５２のベース層（Ｎ導電型ン間に寄生ラテラルＮ
ＰＮ　Ｔｒが形成され、図ではＱＬＮＡとして表示した
。

更に出力ＮＰＮ　ＴｒＱ５４のコレクタ層（Ｎ導電型）
、Ｓｕｂ基板（Ｐ導電型）ならびにインバータ用ＰＮＰ
ＴｒＱ　５６のベース層（Ｎ導電型）間に寄生ラテラル
ＮＰＮ　Ｔｒが同様に形成され、図ではＱ＋−Ｎｎとし
て表示した。

■　このような回路の入力ＩＮ−＾にＨ（旧ｇｈ）→１
゜（Ｌｏｔａ）　、　ＴＮ−ＢにＬｉ２（の信号を入力
して、　ＩＮ−Ａが“１１″になると、Ｑ５２．　Ｑ５
３．　Ｑ５４がＯｆｆ　して０ｕｔ−Ａが“１１″にな
る。このためにコイルφに逆起電力が生じ、クランプダ
イオードＯＡに寄生Ｓｕｂ　ＰＮＰ　Ｔｒを通して丁５
１１Ｂが流れ、Ｓｕｂ電位を浮かせる。

■　Ｓｕｂ電位の浮上により隣接して設置する０ｕｔ−
１３（逆相でＩＩ　３　ＩＩになっている）の出力Ｔｒ
０５８のコレクタに接続する寄生ラテラルＮＰＮ　Ｔｒ
ＱＬＮ＾を動作させる。この時ＱＬＮＡがＯｎするとラ
テラルＰＮＰ　ＴｒＱ５２のベース電位が下がり、ＩＮ
−Ａが“Ｈ”にも拘らずＱ５２．　Ｑ５３．　Ｑ５４が
ＯｎＬ、０ｕｔ−Ａはｉｔ　Ｌ　ＩＦに落ちる。

■　０ｕｔ−Ａが“Ｌ”になるとコイルφ□に電流が流
れて逆起電力が無くなり、Ｓｕｂに流れる電流ｌ３ＵＢ
も無くなってＳｕｂ電位が下がるので、寄生ラテラルＮ
ＰＮ　ＱＬＮＡはＯｆｆ　してＱ５１のベース電位もＨ
”に戻る。

０Ｑ５１がＯｆｆすると、０ｕｔ−Ａは再び″）１”と
なり■〜０）の動作を繰返す。

０　この帰還ループはコイルに蓄積された逆起電力エネ
ルギーが消滅するまで繰返され発振現象を引起こす。

この例とは逆に入力ＩＮ−Ｂに）Ｉ（Ｈｉｇｈ）→Ｌ（
ＬＯＩｉｌ）　。

ＩＮ−ＡにＬ→Ｈの信号を入力した場合には全く逆の現
象が発生するので説明を省略する。

本発明は上記難点を除去する新規な寄生電流誤動作防止
回路に関し、特に集積回路の構造上即ち分離領域から半
導体基板であるＳｕｂ基板との間に発生する寄生効果に
基づく誤動作を防止すること□を目的とするものである
。

〔発明の構成〕

（６１１１題を解決するための手段） ある極性のトランジスタのエミッタに接続するベースオ
ープンで同一極性のトランジスタのコレクタにエミッタ
接地した反対極性のトランジスタのベースを接続し、こ
のトランジスタのコレクタを前記ある極性のトランジス
タのコレクタに接続する手法を採用する。

（作　用） 本発明では寄生素子が発生する素子の隣に同等の素子を
設置して、寄生効果を検出し、この検出信号（電流）に
より誤動作を防止するものであり、第１図にそのメカニ
ズムを示した。即ちＩＮ−Ａに“Ｈ”　、　ｌＮ−８に
“Ｌ”を入力すると、Ｑ４がＯｆｆ、　Ｑ８がＯｎして
モータコイルφ１に逆起電力が生じＯＡを通ってＳｕｂ
基板に抜ける。

次にこのＳｕｂ基板に抜けた電流で寄生ラテラルＮＰＮ
　トランジスタＱＬＮ＾がＯｎシ、Ｑ２をもＯｎする。

しかし、この時ＱＩＯもＯｎするためにＱｌｌがＯｎＬ
、Ｑ２に流れる電流がＱｌｌに全部抜けてしまい、Ｑ３
．　Ｑ４はＯｆｆ状態となって誤動作が防止できる。

（実施例） 第１図乃至第４図により本発明を詳述するが、従来技術
と重複する記載が都合によりでてくるものの、新しい番
号を付けて説明する。

第１図には本発明をモータに適用した回路図を、第２図
はこの回路を適用した集積回路の一部を示す断面図を、
第３図は本発明に係る回路図を、第４図はこの集積回路
に適用する回路を夫々示している。

本発明に係る回路を適用した大電流駆動用集積回路は従
来例に示したそれと同様にＡ、Ｂの対称的な回路構成を
持つ集積回路であり、その回路構成を第１図により説明
する。即ちこの集積回路は前述のようにモータに接続し
て大電流駆動用集積回路を構成しているので、その回路
接続を示す第１図を代表として詳述する。　この回路は
入力ＩＮ−Ａ　。

ｌＮ−８を持つ対称的なＡ、Ｂで構成し、出力０ｕｔ−
Ａ　。

０ｕｔ−Ｂには夫々ダイオードを接続しその連結部をコ
ンモン端子として例えば１００Ｖ程度の電圧を印加する
が、この出力０ｕｔ−Ａ、　０ｕｔ−Ｂはモータφ８．
φ２に接続し、コンモン端子は両モータの接続中間部に
ツェナダイオードＤｚを介して連結してＶＯＯとして利
用する。

この入力ＩＮ−ＡとＩＮ−Ｂはインバータ回路と多段ダ
ーリントン回路を連結し、この多段ダーリントン回路に
本発明の特徴とする誤動作防止回路を設置する。

このインバータ回路は入力ＩＮ−ＡとｌＮ−８に接続す
るダイオードＱｌ、Ｑ５とには抵抗り、Ｄを接続し、そ
の出力はＶＣＣに接続する抵抗Ｅ、Ｈに連結し、この出
力をＰＮＰ　トランジスタＱ２．　Ｑ６のベースに接続
する。

一方多段ダーリントン回路を形成するが、本発明の注目
点である誤動作防止回路をこのインバータ回路に接続す
る。即ちＶＣＣに接続され、ダーリントン回路の一部を
構成するこのＰＮＰ　トランジスタＱ２．　Ｑ６に隣接
し・て同様な特性を持つＰＮＰトランジスタＱＩＯ，Ｑ
１２を設置し、そのコレクタ端子は、ＰＮＰＩ・ランジ
スタＱ２．Ｑ６とＰＮＰ　トランジスタＱＩＯ。

Ｑ１２に隣接し工設置するエミッタ接地型ＮＰＮ　トラ
ンジスタＱｌｌ、　Ｑ１３のベースに入力する。一方Ｐ
ＮＰトランジスタＱ２．　Ｑ６のコレクタはＮＰＮ　ト
ランジスタＱｌｌ、　Ｑ１３のコレクタに結線する。

更に多段ダーリントン回路用エミッタ接地型ＮＰＮトラ
ンジスタＱ３．　Ｑ４．　Ｑ７．　Ｑ８を接続するが、
ＰＮＰＮトランジスタＱ２Ｑ６どＮＰＮ　トランジスタ
Ｑ３．Ｑ”／の中間点に抵抗９，９を接続しその出力を
ＮＰＮ　トランジスタＱ３．　Ｑ７へ、更にＮＰＮ　ト
ランジスタＱ４．．ＱＢのベースには他の抵抗１３．１
３を介して接続するのは図示の通りである。

ＮＰＮトランジスタＱ３．　Ｑ７のコレクタ端子もｖｃ
ｅ端子に接続して多段のダーリントン回路を構成すると
共にＮＰＮ　トランジスタＱ４．Ｑ８のコレクタ端子は
出力端７−Ｏｕｔ−Ａと０ｕｔ−８とし、これをモータ
コイＩしφ１、φ２は連結し、更にダイオードＯＡ、Ｑ
Ｂを経てコンモン端子を形成後、　ツェナダイオ−・ド
ＤＺの出力をモータコイルφ１．φ２を結ぶ接続点を通
るＶＯＯ端子として利用するのは前述の通りである。

このような回路接続を施した大電流駆動用集積回路は出
力端子０ｕｔ−Ａと０ｕｔ−Ｂに同時に出力されず、か
つ入力ＩＮ−Ａ、　ｆＮ−８に印加する電力“ｔｌ”　
（Ｈｉｇｈ）もしくは“Ｌ”　（Ｌｏν）がそのまま出
力される。

第２図にはこの集積回路を形成したＰ導電型の半導体基
板１５の概略と、この基板に発生する寄生効果と集積回
路の結線状況を示している。と言うのは、　この集積回
路では公知のトレンチ分離（Ｔｒｅｎｃｈ　ｌ５ｏｌａ
ｔｊｏｎ）Ｑもしくはディープ（Ｄｅｅｐ）Ｎ”分離法
等により島領域を形成し、その各々に例えばバイポーラ
ＮＰＮ　ｌ−ランジスタ】６と抵抗領域１７゜１７を設
置して前述の大電流駆動用集積回路を形成するが、この
各局は二〇Ｐ導電型の半導体基板Ｉ５に形成さ才するＲ
　−Ｓ　ｕ　ｂの出力Ｑ　＋−Ｎ　Ａと接続する形状と
なる。

第３図には前述の誤動作防止回路だけを取出して示して
あり、第４図では前述のように集積回路だ（プを示して
おり、第２図の集積回路でばＰ導電型の半導体基板１５
に複数のＮ導電型領域を形成して必要な抵抗１７．１７
とバイポーラＮ１）Ｎトランジスタ等の機能素子１６を
設置する例を明らかにした。

〔発明の効果〕

ところで寄生効果が発生する集積回路素子等ではその寄
生発生素子から他の素子までの距離を取ったり、影響を
受は易い素子の周りにはガードリングを形成する等の手
段を施してこの寄生効果による誤動作を回避していた。

しかしこの距離の増大による配線の問題や面積が大きく
なる等によってコストＵｐをもたらしていた。

しかし、本発明によれば前述のように大電流駆動用集積
回路に第３図及び第１図に示す誤動作防止回路を適用し
たので寄生効果による誤動作が防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１２図は本発明に係わる大電流駆動用集積回路の回路
図、第２図はこの大電流駆動用集積回路素子の一部を示
す断面図、第３図は寄生効果により６牛する誤動作防止
用回路図、第・１図はこの誤動作防止用回路を備えた集
積回路の回路図、第５図は従来のある集積回路素子に利
用する回路図、第６図は第５図の集積回路をモータに適
用する大電流駆動用集積回路の回路図、第７図は大電流
駆動用集積回路の一部を示す断面図、第８図はこれら従
来回路に発生する寄生回路図である６代理人　弁理士　
　井　」二　−男 Ａ　　　　　　　　　　　　　　７３ ４４　　　図 ＠６図 ÷ 第　　７　　図 ７２７／ 第　　５　　図 第　　８　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ある極性のトランジスタのエミッタに接続したベース
   オープンの同一極性のトランジスタのコレクタにエミッ
   タ接地された反対極性のトランジスタのベースを接続し
   、このトランジスタのコレクタをある極性のトランジス
   タのコレクタに接続することを特徴とする寄生電流誤動
   作防止回路。