JPH0366170A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH0366170A
JPH0366170A JP20240089A JP20240089A JPH0366170A JP H0366170 A JPH0366170 A JP H0366170A JP 20240089 A JP20240089 A JP 20240089A JP 20240089 A JP20240089 A JP 20240089A JP H0366170 A JPH0366170 A JP H0366170A
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JP
Japan
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region
bipolar transistor
current
limiting means
integrated circuit
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Application number
JP20240089A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Mochizuki
博隆 望月
Yasuhiro Nunokawa
康弘 布川
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make a range of an operating power-supply voltage wide and to enhance an electrical reliability by a method wherein a current-limiting means used to limit an amount of an electric current flowing to a semiconductor region for isolation use is formed and the current-limiting means is constituted by forming a diode element in parallel between a base region of a parasitic bipolar transistor and an electric- current source connected to the region. CONSTITUTION:A current-limiting means used to limit an amount of an electric current flowing to a semiconductor region for isolation use is formed. This current-limiting means is constituted mainly of a parasitic bipolar transistor Q4, a bipolar transistor Q5 to be used as a current mirror and a bias current source 1. Thereby, when an operation of the parasitic bipolar transistor Q4 is started, it is possible to limit an amount of a base current of this transistor and to limit an amount of an electric current flowing between a collector and an emitter. Consequently, a breakdown strength of the parasitic bipolar transistor Q4 can be enhanced. As a result, since a breakdown strength of an output-stage circuit can be regulated not by the parasitic bipolar transistor Q4 but by a vertical-type MOSFET Q1, a range of an operating power-supply voltage of a semiconductor integrated circuit device can be made wide and its application range can be expanded.

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、縦型MO
SFET、バイポーラトランジスタの夫々を同一半導体
基板に搭載する半導体集積回路装置に適用して有効な技
術に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and in particular to a vertical MO
The present invention relates to a technique that is effective when applied to a semiconductor integrated circuit device in which SFETs and bipolar transistors are mounted on the same semiconductor substrate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

自動車、OA機器、AV機器等の小型モータを駆動する
半導体集積回路装置、所謂ドライバーICの開発が行わ
れている。この種の半導体集積回路装置はパワートラン
ジスタ及び駆動用論理回路で出力段回路を構成している
。パワー1−ランジスタは小型モータ等外部装置を直接
駆動する。駆動用論理回路はパワートランジスタを駆動
する。
2. Description of the Related Art Semiconductor integrated circuit devices, so-called driver ICs, that drive small motors in automobiles, OA equipment, AV equipment, etc. are being developed. This type of semiconductor integrated circuit device has an output stage circuit composed of a power transistor and a driving logic circuit. Power 1 - The transistor directly drives an external device such as a small motor. The driving logic circuit drives the power transistor.

最近、パワートランジスタは縦型MOSFETを使用す
る傾向にある。縦型MOSFETは、高速スイッチング
動作が可能であり、しかも小型化及び低消費電力化に優
れている。nチャネル型の場合、縦型MOSFETはチ
ャネル形成領域、ゲート絶縁膜、グー1〜電極、ソース
領域及びドレイン領域で構成される。ドレイン領域はn
型半導体基板で構成される。このドレイン領域には例え
ば40[V]程度の動作電圧(ドレイン電圧)が印加さ
れる。チャネル形成領域は前記n型半導体基板の主面部
に形成されたp型半導体領域で構成される。
Recently, there has been a trend to use vertical MOSFETs as power transistors. Vertical MOSFETs are capable of high-speed switching operations, and are also excellent in miniaturization and low power consumption. In the case of an n-channel type, the vertical MOSFET is composed of a channel forming region, a gate insulating film, an electrode, a source region, and a drain region. The drain region is n
It consists of a type semiconductor substrate. An operating voltage (drain voltage) of, for example, about 40 [V] is applied to this drain region. The channel forming region is composed of a p-type semiconductor region formed on the main surface of the n-type semiconductor substrate.

ソース領域は前記p型半導体領域の主面部に形成された
n型半導体領域で構成される。ゲート絶縁膜、ゲート電
極の夫々は、前記ドレイン領域とソス領域との間のチャ
ネル形成領域上に順次積層して構成される。
The source region is composed of an n-type semiconductor region formed on the main surface of the p-type semiconductor region. Each of the gate insulating film and the gate electrode is sequentially laminated on the channel forming region between the drain region and the sos region.

一方、前記駆動用論理回路は高速スイッチング動作が可
能なバイポーラトランジスタで構成される。バイポーラ
トランジスタはn型半導体基板の主面部に形成されたp
型半導体領域(素子間分離用半導体領域)の主面部に設
けられる。バイポーラトランジスタは、前記p型半導体
領域で周囲を囲まれた領域内にn型エミッタ領域、p型
ベース領域、n型コレクタ領域の夫々の動作領域を順次
深さ方向に配置した縦型のnpn型で構成される。
On the other hand, the driving logic circuit is composed of bipolar transistors capable of high-speed switching operation. A bipolar transistor is a p-type transistor formed on the main surface of an n-type semiconductor substrate.
It is provided on the main surface of the type semiconductor region (semiconductor region for element isolation). The bipolar transistor is a vertical npn type transistor in which operating regions of an n-type emitter region, a p-type base region, and an n-type collector region are sequentially arranged in the depth direction in a region surrounded by the p-type semiconductor region. Consists of.

前記素子間分離用半導体領域であるp型半導体領域には
回路の最低電位(例えば接地電位0 [V])が印加さ
れる。
The lowest potential of the circuit (for example, a ground potential of 0 [V]) is applied to the p-type semiconductor region which is the semiconductor region for element isolation.

前述の出力段回路は前記パワートランジスタで− ある縦型MOSFETのソース領域、駆動用論理回路で
あるバイポーラトランジスタのコレクタ領域の夫々を共
通に出力信号用端子に接続している。
The output stage circuit described above commonly connects the source region of a vertical MOSFET which is the power transistor and the collector region of a bipolar transistor which is a driving logic circuit to an output signal terminal.

つまり、出力段回路はソース・ホロワ出力方式で構成さ
れる。出力信号用端子には小型モータ等のりアクタンス
負荷が接続される。
In other words, the output stage circuit is configured using a source follower output method. An actance load such as a small motor is connected to the output signal terminal.

なお、前述のドライバーICについては、例えば日経マ
グロウヒル社発行、日経メカニカル、1988年9月5
日号、−第46頁乃至第58頁に記載されている。
Regarding the driver IC mentioned above, for example, published by Nikkei McGraw-Hill, Nikkei Mechanical, September 5, 1988.
It is described on pages 46 to 58 of Japan issue.

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

本発明者は、前述の半導体集積回路装置の不良解析の結
果、次の問題点を見出した。
The inventor of the present invention discovered the following problem as a result of failure analysis of the semiconductor integrated circuit device described above.

前記出力段回路の縦型MOSFETのドレイン電源端子
と出力信号用端子との間には寄生バイポーラトランジス
タが形成される。この寄生バイポーラトランジスタは、
駆動用論理回路のバイボラトランジスタのコレクタ領域
をエミッタ領域、前記素子間分離用半導体領域であるp
型半導体領域をベース領域、縦型MOSFETのドレイ
ン領域をコレクタ領域の夫々とする、縦型のnpn型で
構成される。寄生バイポーラトランジスタは、前記出力
段回路でリアクタンス負荷を駆動した際に生じる逆起電
力により、エミッタ電位が負電圧になるので動作(ON
)する。前記縦型MOSFETのソース−ドレイン間耐
圧(ブレークダウン電圧BVo、)は約60[V]程度
の高い値に設定されているが、前記寄生バイポーラトラ
ンジスタのコレクターエミッタ間耐圧(ブレークダウン
電圧Bvcco)は約30[:V]程度の低い値にしが
確保することができない。つまり、縦型MOSFETの
耐圧に比べて寄生バイポーラトランジスタの耐圧が低い
ので、寄生バイポーラトランジスタの低い耐圧により出
力段回路の動作電源電圧範囲がクランプされる。このた
め、半導体集積回路装置の用途範囲が限定されるという
問題があった。
A parasitic bipolar transistor is formed between the drain power supply terminal of the vertical MOSFET of the output stage circuit and the output signal terminal. This parasitic bipolar transistor is
The collector region of the Vibora transistor of the drive logic circuit is an emitter region, and the semiconductor region for isolation between elements is p.
It is constructed of a vertical npn type, with the semiconductor region serving as the base region and the drain region of the vertical MOSFET serving as the collector region. The parasitic bipolar transistor operates (ON) because its emitter potential becomes a negative voltage due to the back electromotive force generated when the output stage circuit drives a reactive load.
)do. The source-drain breakdown voltage (breakdown voltage BVo,) of the vertical MOSFET is set to a high value of about 60 [V], but the collector-emitter breakdown voltage (breakdown voltage Bvcco) of the parasitic bipolar transistor is set to a high value of about 60 [V]. A value as low as about 30[:V] cannot be secured. That is, since the withstand voltage of the parasitic bipolar transistor is lower than that of the vertical MOSFET, the operating power supply voltage range of the output stage circuit is clamped by the low withstand voltage of the parasitic bipolar transistor. For this reason, there has been a problem that the scope of use of the semiconductor integrated circuit device is limited.

また、前記寄生バイポーラトランジスタの動作により、
コレクターエミッタ間電圧がpn接合破壊耐圧を越えた
場合には、ベース−エミッタ間のpn接合部が永久破壊
される。このため、半導体集積回路装置の電気的信頼性
を低下するという問題があった。
Furthermore, due to the operation of the parasitic bipolar transistor,
When the collector-emitter voltage exceeds the pn junction breakdown voltage, the base-emitter pn junction is permanently destroyed. Therefore, there is a problem in that the electrical reliability of the semiconductor integrated circuit device is reduced.

本発明の目的は、縦型MOSFETのソース領域、バイ
ポーラトランジスタのコレクタ領域の夫々を共通に出力
信号用端子に接続する出力段回路を有する半導体集積回
路装置において、動作電源電圧範囲を広くすることが可
能な技術を提供することにある。
An object of the present invention is to widen the operating power supply voltage range in a semiconductor integrated circuit device having an output stage circuit in which the source region of a vertical MOSFET and the collector region of a bipolar transistor are commonly connected to an output signal terminal. Our goal is to provide the technology that is possible.

本発明の他の目的は、前記半導体集積回路装置の電気的
信頼性を向上することが可能な技術を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a technique that can improve the electrical reliability of the semiconductor integrated circuit device.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

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

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

(1)縦型MOSFETのソース領域、そのドレイン領
域とpn接合で分離される分離用半導体領域の主面部に
形成されたバイポーラトランジスタのコレクタ領域の夫
々を共通の出力信号端子に接続した出力段回路を有する
半導体集積回路装置において、前記分離用半導体領域に
流れる電流量を制限する電流制限手段を設ける。この電
流制限手段は、前記バイポーラトランジスタのコレクタ
領域をエミッタ領域、前記分離用半導体領域をベス領域
、前記縦型MOSFETのドレイン領域をコレクタ領域
の夫々とする寄生バイポーラトランジスタとカレントミ
ラーとなるバイポーラトランジスタで構成される。また
、前記電流制限手段は。
(1) An output stage circuit in which the source region of a vertical MOSFET and the collector region of a bipolar transistor formed on the main surface of an isolation semiconductor region separated from its drain region by a pn junction are connected to a common output signal terminal. In the semiconductor integrated circuit device, current limiting means is provided for limiting the amount of current flowing through the isolation semiconductor region. This current limiting means includes a parasitic bipolar transistor in which the collector region of the bipolar transistor is an emitter region, the isolation semiconductor region is a base region, and the drain region of the vertical MOSFET is a collector region, and a bipolar transistor that serves as a current mirror. configured. Further, the current limiting means.

前記寄生バイポーラトランジスタのベース領域とそれに
接続される電流源との間に並列にダイオード素子を設け
て構成される。
A diode element is provided in parallel between the base region of the parasitic bipolar transistor and a current source connected thereto.

(2)また、前記電流制限手段のカレントミラーとなる
バイポーラトランジスタは、前記出力段回路のバイポー
ラトランジスタと実質的に同一構造で構成される。
(2) Furthermore, the bipolar transistor serving as a current mirror of the current limiting means has substantially the same structure as the bipolar transistor of the output stage circuit.

〔作  用〕[For production]

上述した手段(1)によれば、前記寄生パイポ7− ラトランジスタの動作開始時に、このベース電流量を制
限し、コレクターエミッタ間に流れる電流量を制限する
ことができるので、寄生バイポラトランジスタの耐圧を
向上することができる。
According to the above-mentioned means (1), when the parasitic bipolar transistor starts operating, it is possible to limit the amount of base current and limit the amount of current flowing between the collector and emitter. It is possible to improve pressure resistance.

この結果、出力段回路の耐圧を寄生バイポーラ1〜ラン
ジスタでなく縦型MOSFETで規制することができる
ので、半導体集積回路装置の動作電源電圧範囲を広くし
、その用途範囲を拡大することができる。また、前記寄
生バイポーラトランジスタのコレクターエミッタ間に流
れる電流量を制限し、特にベース〜エミッタ間のpn接
合部の永久破壊耐圧を向上できるので、半導体集積回路
装置の電気的信頼性を向上することができる。
As a result, the breakdown voltage of the output stage circuit can be regulated by the vertical MOSFET instead of the parasitic bipolar transistor 1 to the transistor, so that the operating power supply voltage range of the semiconductor integrated circuit device can be widened and the range of its applications can be expanded. Furthermore, it is possible to limit the amount of current flowing between the collector and emitter of the parasitic bipolar transistor, and in particular to improve the permanent breakdown voltage of the pn junction between the base and the emitter, thereby improving the electrical reliability of the semiconductor integrated circuit device. can.

上述した手段(2)によれば、前記電流制限手段のバイ
ポーラトランジスタを出力段回路のバイポーラトランジ
スタを形成する工程で形成することができるので、前記
電流制限手段のバイポーラトランジスタを形成する工程
に相当する分、半導体集積回路装置の製造工程数を低減
することができる。
According to the above-mentioned means (2), since the bipolar transistor of the current limiting means can be formed in the step of forming the bipolar transistor of the output stage circuit, the step corresponds to the step of forming the bipolar transistor of the current limiting means. Accordingly, the number of manufacturing steps for semiconductor integrated circuit devices can be reduced.

以下、本発明の構成について、縦型MOSFET及びバ
イポーラトランジスタで出力段回路を構成する半導体集
積回路装置に本発明を適用した一実施例とともに説明す
る。
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described together with an embodiment in which the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device in which an output stage circuit is configured with a vertical MOSFET and a bipolar transistor.

なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。
In addition, in all the figures for explaining the embodiment, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanations thereof will be omitted.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明の一実施例である半導体集積回路装置所謂ドライ
バーICの出力段回路の概略構成を第2図(等価回路@
)で示す。
FIG. 2 (equivalent circuit @
).

半導体集積回路装置(ドライバーIC)の出力段回路は
、第2図に示すようしこ、縦型MO8FETQ1及びバ
イポーラトランジスタQ2で形成されたソース・ホロワ
出力方式で構成される。縦型M○5FETQIは、パワ
ートランジスタとして使用され、外部装置例えば小型モ
ータ(リアクタンス負荷L)を直接駆動する。この縦型
MO8FETQIはnチャネルで構成される。バイポー
ラトランジスタQ2は、駆動用論理回路素子(負荷素子
)として使用され、前記縦型MO5FETQIを駆動す
る。バイポーラトランジスタQ2は縦型npn型で構成
される。この出力段回路の縦型MO8FETQIのソー
ス領域、バイポーラトランジスタQ2のコレクタ領域の
夫々は共通の出力信号用端子P outに接続される。
The output stage circuit of the semiconductor integrated circuit device (driver IC) is constructed of a source follower output type formed by a vertical MO8FET Q1 and a bipolar transistor Q2 as shown in FIG. The vertical M○5FET QI is used as a power transistor and directly drives an external device such as a small motor (reactance load L). This vertical MO8FETQI is composed of n channels. The bipolar transistor Q2 is used as a driving logic circuit element (load element) and drives the vertical MO5FET QI. Bipolar transistor Q2 is configured as a vertical npn type. The source region of the vertical MO8FET QI and the collector region of the bipolar transistor Q2 of this output stage circuit are each connected to a common output signal terminal P out.

この出力信号用端子P outにはりアクタンス負荷り
を介在させて接地電位GNDが接続される。接地電位G
NDは半導体集積回路装置内で使用される最低の電位例
えばO[V]である。
The ground potential GND is connected to this output signal terminal P out with an actance load interposed therebetween. Ground potential G
ND is the lowest potential used within the semiconductor integrated circuit device, for example O[V].

前記縦型MO8FETQIのドレイン領域には電源端子
Pvdを介在させて電源電圧VI、。が印加される。電
源電圧vlloは例えば40[V]である。
The drain region of the vertical MO8FET QI is connected to a power supply voltage VI with a power supply terminal Pvd interposed therebetween. is applied. The power supply voltage vllo is, for example, 40 [V].

縦11M08FETQIのゲート電極には昇圧回路c、
m動用MO8FETQ3の夫々が接続される。
A booster circuit c is connected to the gate electrode of the vertical 11M08FETQI.
Each of the m-movement MO8FETQ3 is connected.

駆動用MO8FETQ3は制御信号端子Pinからイン
バータ回路Inを介在させて入力される制御信号により
駆動される。この駆動用MO8FETQ3は、前記制御
信号に基いて昇圧回路Cで昇圧させた駆動信号により、
前記出力段回路の縦型MO8FETQ1を駆動する。
The driving MO8FET Q3 is driven by a control signal input from a control signal terminal Pin via an inverter circuit In. This drive MO8FETQ3 is driven by a drive signal boosted by the booster circuit C based on the control signal.
The vertical MO8FETQ1 of the output stage circuit is driven.

前記バイポーラトランジスタQ2のベース電極は電源電
圧端子Pvbに接続され、エミッタ電極は電源電圧端子
Pvに接続される。電源電圧端子Pvbは一定の電源を
供給する端子であり、電源電圧端子Pvは例えば最低電
位0[V]である。
The base electrode of the bipolar transistor Q2 is connected to the power supply voltage terminal Pvb, and the emitter electrode is connected to the power supply voltage terminal Pv. The power supply voltage terminal Pvb is a terminal that supplies constant power, and the power supply voltage terminal Pv is, for example, at the lowest potential of 0 [V].

この半導体集積回路装置は、電源端子Pvdと出力信号
用端子P outとの間に縦型M08FETQ1と並列
に寄生バイポーラトランジスタQ4が形成される。この
寄生バイポーラトランジスタQ4は、npnllで構成
され、コレクタ領域が電源端子Pvdに接続され、エミ
ッタ領域が出力信号用端子p outに接続される。こ
の寄生バイポーラトランジスタQ4には電流制限回路(
電流制限手段)が設けられる。この電流制限回路は、主
に。
In this semiconductor integrated circuit device, a parasitic bipolar transistor Q4 is formed in parallel with a vertical M08FET Q1 between a power supply terminal Pvd and an output signal terminal P out. This parasitic bipolar transistor Q4 is composed of npnll, has a collector region connected to the power supply terminal Pvd, and has an emitter region connected to the output signal terminal p out. This parasitic bipolar transistor Q4 has a current limiting circuit (
Current limiting means) are provided. This current limit circuit is mainly used.

前記寄生バイポーラトランジスタQ4とカレントミラー
となるバイポーラトランジスタQ5及びバイアス電流源
Iで構成される。カレントミラーとなるバイポーラトラ
ンジスタQ5はnpn型で構成される。・このバイポー
ラトランジスタQ5のベ11 一ス電櫃は、前記寄生バイポーラトランジスタQ4のベ
ース電極に接続されると共に、コレクタ領域、バイアス
電流源工の夫々に接続される。バイアス電流源工は例え
ば0.1[mA]程度の微小バイアス電流を流すように
構成される。バイポーラトランジスタQ5のエミッタ電
極は接地電位GNDに接続される。
It is composed of the parasitic bipolar transistor Q4, a bipolar transistor Q5 serving as a current mirror, and a bias current source I. The bipolar transistor Q5, which serves as a current mirror, is constructed of an npn type. - The base 11 of this bipolar transistor Q5 is connected to the base electrode of the parasitic bipolar transistor Q4, as well as to the collector region and the bias current source. The bias current source is configured to flow a minute bias current of, for example, about 0.1 [mA]. The emitter electrode of bipolar transistor Q5 is connected to ground potential GND.

次に、前述の出力段回路及び電流制限回路の具体的構造
について、第1図(概略断面図)を用いて簡単に説明す
る。
Next, the specific structures of the output stage circuit and current limiting circuit described above will be briefly explained using FIG. 1 (schematic sectional view).

前記半導体集積回路装置は単結晶珪素からなるn型半導
体基板(又はn型ウェル領域)1で構成される。このn
型半導体基板1には電源電圧V o oが印加される。
The semiconductor integrated circuit device is composed of an n-type semiconductor substrate (or n-type well region) 1 made of single crystal silicon. This n
A power supply voltage V o o is applied to the type semiconductor substrate 1 .

前記出力段回路の縦型MO8FETQIはn型半導体基
板1の主面に構成される。この縦型MO8FETQIは
主にチャネル形成領域、ゲート絶縁膜6.ゲート電極7
、ドレイン領域り及びソース領域Sで構成される。前記
ドレイン領域りはn型半導体基板lで構成される。チャ
ネル形成領域12− はn型半導体基板1の主面部に設けられたp型半導体領
域4で構成される。ソース領域Sはp型半導体領域4の
主面部に設けられたn型半導体領域5で構成される。ソ
ース領域Sであるn!2半導体領域5、チャネル形成領
域であるp型半導体領域4の夫々の主面上には電極8が
設けられる。
The vertical MO8FETQI of the output stage circuit is formed on the main surface of the n-type semiconductor substrate 1. This vertical MO8FETQI mainly consists of a channel forming region, a gate insulating film 6. Gate electrode 7
, a drain region, and a source region S. The drain region is formed of an n-type semiconductor substrate. The channel forming region 12- is composed of the p-type semiconductor region 4 provided on the main surface of the n-type semiconductor substrate 1. The source region S is composed of an n-type semiconductor region 5 provided on the main surface of the p-type semiconductor region 4 . n which is the source region S! Electrodes 8 are provided on the main surfaces of each of the two semiconductor regions 5 and the p-type semiconductor region 4, which is a channel forming region.

前記出力段回路のバイポーラトランジスタQ2は前記n
型半導体基板1の主面部に設けられたp型半導体領域(
素子間分離用半導体領域)2の主面に構成される。この
p型半導体領域2はバイポーラトランジスタQ2.他の
論理回路のバイポーラトランジスタ(例えばQ5)の夫
々の間等を電気的に分離するように構成される。前記バ
イポーラトランジスタQ2は、前記p型半導体領域2で
周囲を囲まれた領域内において、n型エミッタ領域、P
型ベース領域、n型コレクタ領域の夫々を順次基板の深
さ方向に配列した縦型のnpn型で構成される。n型コ
レクタ領域は前記p型半導体領域2の主面部に設けられ
たn型半導体領域3で構成される。p型ベース領域は前
記n型半導体領域3の主面部に設けられたp型半導体領
域4でIll或される。n型エミッタ領域は前記p型半
導体領域4の主面部に設けられたn型半導体領域5で構
成される。
The bipolar transistor Q2 of the output stage circuit is connected to the n
A p-type semiconductor region (
It is formed on the main surface of the semiconductor region for element isolation (2). This p-type semiconductor region 2 is a bipolar transistor Q2. It is configured to electrically isolate the bipolar transistors (for example, Q5) of other logic circuits. The bipolar transistor Q2 has an n-type emitter region, P
It is constructed of a vertical npn type in which a type base region and an n type collector region are sequentially arranged in the depth direction of the substrate. The n-type collector region is composed of an n-type semiconductor region 3 provided on the main surface of the p-type semiconductor region 2. The p-type base region is separated by the p-type semiconductor region 4 provided on the main surface of the n-type semiconductor region 3. The n-type emitter region is composed of an n-type semiconductor region 5 provided on the main surface of the p-type semiconductor region 4.

前記電流制限回路のバイポーラトランジスタQ5は前記
出力段回路のバイポーラトランジスタQ2と実質的に同
一構造で構成される。つまり、バイポーラトランジスタ
Q5は、p型半導体領域2の主面部に設けられ、n型エ
ミッタ領域(5)、p型ベース領域(4)、n型コレク
タ領域(3)の夫々を縦型に配列したnpn型で構成さ
れる。このバイポーラトランジスタQ5は、前述のよう
に、p型ベース領域、n型コレクタ領域の夫々をバイア
ス電流源■に接続すると共に寄生バイポーラトランジス
タQ4のベース領域に接続する。
The bipolar transistor Q5 of the current limiting circuit has substantially the same structure as the bipolar transistor Q2 of the output stage circuit. That is, the bipolar transistor Q5 is provided on the main surface of the p-type semiconductor region 2, and has an n-type emitter region (5), a p-type base region (4), and an n-type collector region (3) arranged vertically. It is composed of npn type. As described above, this bipolar transistor Q5 has its p-type base region and n-type collector region connected to the bias current source (2) and also to the base region of the parasitic bipolar transistor Q4.

この寄生バイポーラトランジスタQ4は前記出力段回路
のバイポーラトランジスタQ2のコレクタ領域をエミッ
タ領域、p型半導体領域2をベス領域、出力段回路の縦
型MO8FETQIのドレイン領域であるn型半導体基
板1をコレクタ領域として構成される。つまり、寄生バ
イポーラトランジスタQ4はn型エミッタ領域、p型ベ
ース領域、n型コレクタ領域の夫々を順次基板の深さ方
向に配列した縦型のnpn型で構成される。この寄生バ
イポーラトランジスタQ4のベース領域はp型半導体領
域2で構成されるので、前記バイアス電流源工はP型半
導体領域2に接続される。
This parasitic bipolar transistor Q4 uses the collector region of the bipolar transistor Q2 of the output stage circuit as an emitter region, the p-type semiconductor region 2 as a base region, and the n-type semiconductor substrate 1, which is the drain region of the vertical MO8FET QI of the output stage circuit, as a collector region. Constructed as. In other words, the parasitic bipolar transistor Q4 is constituted by a vertical npn type transistor in which an n-type emitter region, a p-type base region, and an n-type collector region are sequentially arranged in the depth direction of the substrate. Since the base region of this parasitic bipolar transistor Q4 is constituted by the p-type semiconductor region 2, the bias current source is connected to the p-type semiconductor region 2.

次に、前述の電流制限回路の具体的な動作について、前
記第1図及び第2図を用いて簡単に説明する。
Next, the specific operation of the above-mentioned current limiting circuit will be briefly explained using FIG. 1 and FIG. 2.

まず、出力段回路の前段回路で縦型MO8FETQIを
駆動することにより、リアクタンス負荷りを駆動する。
First, the reactance load is driven by driving the vertical MO8FETQI in the preceding stage circuit of the output stage circuit.

リアクタンス負荷りの駆動によりその逆起電力で寄生バ
イポーラトランジスタQ4のエミッタ領域が負電圧にな
り、寄生バイポーラトランジスタQ4の動作が開始され
ようとする。
By driving the reactance load, the emitter region of the parasitic bipolar transistor Q4 becomes a negative voltage due to the back electromotive force, and the parasitic bipolar transistor Q4 attempts to start operating.

この寄生バイポーラトランジスタQ4の動作が開始され
る際、寄生バイポーラトランジスタQ4はベース電位が
エミッタ電位で規定され、ベース領域に注入される電流
量は電流制限回路のバイア5− 入電流源Iから流れる微小電流のみである。つまり、寄
生バイポーラトランジスタQ4のベース電位はカレント
ミラーとなるバイポーラトランジスタQ5のベース電位
に等しい。したがって、寄生バイポーラトランジスタQ
4は、ベース−エミッタ間に流れる電流量が制限される
ので、コレクターエミッタ間に流れる電流量が制限され
る。コレクターエミッタ間に流れる電流量はベース電流
のh FE倍の電流しか流れない。結果的に、寄生バイ
ポーラトランジスタQ4のコレクターエミッタ間の耐圧
(ブレークダウン電圧)は、動作開始時の耐圧Bvc、
、oからベース抵抗成分が付加された耐圧BV。ERに
律則され、約65[V]程度まで向上することができる
When the parasitic bipolar transistor Q4 starts operating, the base potential of the parasitic bipolar transistor Q4 is defined by the emitter potential, and the amount of current injected into the base region is a minute amount flowing from the via 5-input current source I of the current limiting circuit. Only electric current. That is, the base potential of the parasitic bipolar transistor Q4 is equal to the base potential of the bipolar transistor Q5 serving as a current mirror. Therefore, the parasitic bipolar transistor Q
4, since the amount of current flowing between the base and the emitter is limited, the amount of current flowing between the collector and emitter is limited. The amount of current flowing between the collector and emitter is only hFE times the base current. As a result, the collector-emitter breakdown voltage (breakdown voltage) of the parasitic bipolar transistor Q4 is equal to the breakdown voltage Bvc at the start of operation,
, o withstand voltage BV to which a base resistance component is added. It is determined by ER and can be improved to about 65 [V].

このように、縦型MO8FETQIのソース領域S、そ
のドレイン領域りとpn接合で分離される分離用半導体
領域(p型半導体領域2)の主面部に形成されたバイポ
ーラ1〜ランジスタQ2のコレクタ領域の夫々を共通の
出力信号用端子P outに接続した出力段回路を有す
る半導体集積回路装置16 (ドライバーIC)において、前記分離用半導体領域に
流れる電流量を制限する電流制限手段を設ける。この電
流制限手段は主に前記寄生バイポーラ1〜ランジスタQ
2とカレントミラーとなるバイポーラトランジスタQ5
及びバイアス電流源Iで構成される。この構成により、
前記寄生バイポーラトランジスタQ4の動作開始時に、
このベース電流量を制限しく低く抑え)、コレクターエ
ミッタ間に流れる電流量を制限することができるので、
寄生バイポーラトランジスタQ4の耐圧を向上すること
ができる。この結果、出力段回路の耐圧を寄生バイポー
ラトランジスタQ4でなく縦型MO8FETQI(約6
0[V])で規制することができるので、半導体集積回
路装置の動作電源電圧範囲を広くし、その用途範囲を拡
大することができる。
In this way, the collector regions of the bipolar transistor 1 to the transistor Q2 formed on the main surface of the isolation semiconductor region (p-type semiconductor region 2) separated from the source region S of the vertical MO8FET QI and its drain region by a pn junction. A semiconductor integrated circuit device 16 (driver IC) having output stage circuits each connected to a common output signal terminal P out is provided with current limiting means for limiting the amount of current flowing through the isolation semiconductor region. This current limiting means mainly consists of the parasitic bipolar transistors 1 to transistor Q.
2 and the bipolar transistor Q5 which acts as a current mirror.
and a bias current source I. With this configuration,
When the parasitic bipolar transistor Q4 starts operating,
It is possible to limit the amount of current flowing between the collector and emitter by keeping the amount of current flowing between the collector and emitter.
The breakdown voltage of the parasitic bipolar transistor Q4 can be improved. As a result, the withstand voltage of the output stage circuit is reduced to vertical MO8FET QI (approximately 6
Since the voltage can be regulated at 0 [V]), the operating power supply voltage range of the semiconductor integrated circuit device can be widened, and the range of its applications can be expanded.

また、前記寄生バイポーラトランジスタQ4のコレクタ
ーエミッタ間に流れる電流量を制限し、特にベース−エ
ミッタ間のpn接合部の永久破壊耐圧を向上できるので
、半導体集積回路装置の電気的信頼性を向上することが
できる。
Furthermore, it is possible to limit the amount of current flowing between the collector and emitter of the parasitic bipolar transistor Q4, and in particular to improve the permanent breakdown voltage of the pn junction between the base and the emitter, thereby improving the electrical reliability of the semiconductor integrated circuit device. I can do it.

また、前記電流制限手段のカレントミラーとなるバイポ
ーラトランジスタQ5は、前記出力段回路のバイポーラ
トランジスタQ2と実質的に同一構造で構成される。こ
の構成により、前記電流制限手段のバイポーラトランジ
スタQ5を出力段回路のバイポーラトランジスタQ2を
形成する工程で形成することができるので、前記電流制
限手段のバイポーラトランジスタQ5を形成する工程に
相当する分、半導体集積回路装置の製造工程数を低減す
ることができる。
Further, the bipolar transistor Q5 serving as a current mirror of the current limiting means has substantially the same structure as the bipolar transistor Q2 of the output stage circuit. With this configuration, the bipolar transistor Q5 of the current limiting means can be formed in the step of forming the bipolar transistor Q2 of the output stage circuit, so the semiconductor The number of manufacturing steps for integrated circuit devices can be reduced.

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。
As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on the above embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Of course.

例えば、本発明は、前記寄生バイポーラ1−ランジスタ
Q4のベース領域とそれに接続されるバイアス電流源■
との間に並列にダイオード素子を設けた前記電流制限手
段を使用してもよい。このダイオード素子は、例えばア
ノード領域をn型半導体領域4で形威し、カソード領域
をn型半導体領域5で形成する。
For example, in the present invention, the base region of the parasitic bipolar transistor Q4 and the bias current source connected thereto are
The current limiting means may include a diode element provided in parallel between the current limiting means and the current limiting means. This diode element has, for example, an anode region formed by an n-type semiconductor region 4 and a cathode region formed by an n-type semiconductor region 5.

また、本発明は、前記寄生バイポーラトランジスタQ4
のベース領域に抵抗素子を設けた電流制限手段を使用し
てもよい。
Further, the present invention provides the parasitic bipolar transistor Q4
It is also possible to use current limiting means provided with a resistive element in the base region of the circuit.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

半導体集積回路装置(ドライバーIC)の動作電源電圧
範囲を広くすることができる。
The operating power supply voltage range of the semiconductor integrated circuit device (driver IC) can be widened.

また、前記半導体集積回路装置の電気的信頼性を向上す
ることができる。
Furthermore, the electrical reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

また、前記半導体集積回路装置の製造工程数を低減する
ことができる。
Furthermore, the number of manufacturing steps for the semiconductor integrated circuit device can be reduced.

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

第1図は、本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の出力段回路の概略構成を示す要部断面図、 第2図は、前記出力段回路の等価回路図である。 19− 図中、Ql・・・縦型MO8FET、Q2・・・バイポ
ラトランジスタ、Q4・・・寄生バイポーラトランジス
タ、Q5・・・バイポーラトランジスタ(電流制限手段
)、■・・・バイアス電流源(電流制限手段)、1・・
・半導体基板、2・・・p型半導体領域(素子間分離用
半導体領域)、3,4.5・・・半導体領域である。 0−
FIG. 1 is a sectional view of a main part showing a schematic configuration of an output stage circuit of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the output stage circuit. 19- In the figure, Ql... Vertical MO8FET, Q2... Bipolar transistor, Q4... Parasitic bipolar transistor, Q5... Bipolar transistor (current limiting means), ■... Bias current source (current restriction means), 1...
- Semiconductor substrate, 2... p-type semiconductor region (semiconductor region for isolation between elements), 3, 4.5... semiconductor region. 0-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、縦型MOSFETのソース領域及びそのドレイン領
域とpn接合で分離される分離用半導体領域の主面部に
形成された他の半導体領域とを共通の出力信号端子に接
続する出力段回路を有する半導体集積回路装置において
、前記分離用半導体領域に流れる電流量を制限する電流
制限手段を設けたことを特徴とする半導体集積回路装置
。 2、前記分離用半導体領域の主面部に形成された他の半
導体領域はバイポーラトランジスタのコレクタ領域であ
り、前記電流制限手段は前記バイポーラトランジスタの
コレクタ領域をエミッタ領域、前記分離用半導体領域を
ベース領域、前記縦型MOSFETのドレイン領域をコ
レクタ領域の夫々とする寄生バイポーラトランジスタに
それとカレントミラーとなるバイポーラトランジスタを
設けて構成されることを特徴とする請求項1に記載の半
導体集積回路装置。 3、前記電流制限手段のバイポーラトランジスタは、前
記出力段回路のバイポーラトランジスタと実質的に同一
構造で構成されることを特徴とする請求項2に記載の半
導体集積回路装置。 4、前記分離用半導体領域の主面部に形成された他の半
導体領域はバイポーラトランジスタのコレクタ領域であ
り、前記電流制限手段は前記バイポーラトランジスタの
コレクタ領域をエミッタ領域、前記分離用半導体領域を
ベース領域、前記縦型MOSFETのドレイン領域をコ
レクタ領域の夫々とする寄生バイポーラトランジスタの
ベース領域とそれに接続される電流源との間に並列にダ
イオード素子を設けて構成されることを特徴とする請求
項1に記載の半導体集積回路装置。
[Claims] 1. Connecting the source region of the vertical MOSFET and its drain region to another semiconductor region formed on the main surface of the isolation semiconductor region separated by a pn junction to a common output signal terminal. 1. A semiconductor integrated circuit device having an output stage circuit, further comprising current limiting means for limiting the amount of current flowing through the isolation semiconductor region. 2. Another semiconductor region formed on the main surface of the isolation semiconductor region is a collector region of a bipolar transistor, and the current limiting means uses the collector region of the bipolar transistor as an emitter region and the isolation semiconductor region as a base region. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said parasitic bipolar transistor whose collector region is the drain region of said vertical MOSFET is provided with a bipolar transistor which serves as a current mirror therewith. 3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the bipolar transistor of the current limiting means has substantially the same structure as the bipolar transistor of the output stage circuit. 4. Another semiconductor region formed on the main surface of the isolation semiconductor region is a collector region of a bipolar transistor, and the current limiting means uses the collector region of the bipolar transistor as an emitter region and the isolation semiconductor region as a base region. , wherein a diode element is provided in parallel between a base region of a parasitic bipolar transistor whose collector region is the drain region of the vertical MOSFET and a current source connected thereto. The semiconductor integrated circuit device described in .
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