JPH04359561A - Cmos集積回路 - Google Patents
Cmos集積回路Info
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- JPH04359561A JPH04359561A JP3134548A JP13454891A JPH04359561A JP H04359561 A JPH04359561 A JP H04359561A JP 3134548 A JP3134548 A JP 3134548A JP 13454891 A JP13454891 A JP 13454891A JP H04359561 A JPH04359561 A JP H04359561A
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- 231100000989 no adverse effect Toxicity 0.000 description 2
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Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCMOS集積回路に関し
、特にラッチアップ保護回路を備えたCMOS集積回路
に関するものである。
、特にラッチアップ保護回路を備えたCMOS集積回路
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来技術によるP型ウェル方式のCMO
S集積回路について、図3(a)を参照して説明する。
S集積回路について、図3(a)を参照して説明する。
【0003】N型半導体基板1の表面に、独立したP型
ウェル2,3が選択的に形成されている。
ウェル2,3が選択的に形成されている。
【0004】P型ウェル2の表面にはN+ 型拡散層4
〜7およびP+ 型拡散層8が選択的に形成されている
。N+ 型拡散層4および5に挟まれて、ゲート酸化膜
22を介してゲート電極17が形成されている。一方、
N+ 型拡散層6および7の間に、ゲート酸化膜22を
介してゲート電極18が形成されている。
〜7およびP+ 型拡散層8が選択的に形成されている
。N+ 型拡散層4および5に挟まれて、ゲート酸化膜
22を介してゲート電極17が形成されている。一方、
N+ 型拡散層6および7の間に、ゲート酸化膜22を
介してゲート電極18が形成されている。
【0005】P型ウェル3の表面にはN+ 型拡散層9
,10およびP+ 型拡散層11が形成されている。N
+ 型拡散層9および10の間に、ゲート酸化膜22を
介してゲート電極15が形成されている。
,10およびP+ 型拡散層11が形成されている。N
+ 型拡散層9および10の間に、ゲート酸化膜22を
介してゲート電極15が形成されている。
【0006】P型ウェル2および3の間のN型半導体基
板1の表面に、独立したN+ 型拡散層12およびP+
型拡散層13,14が形成されている。P+ 型拡散
層13および14に挟まれて、ゲート酸化膜22を介し
てゲート電極16が形成されている。
板1の表面に、独立したN+ 型拡散層12およびP+
型拡散層13,14が形成されている。P+ 型拡散
層13および14に挟まれて、ゲート酸化膜22を介し
てゲート電極16が形成されている。
【0007】通常CMOS集積回路には、寄生サイリス
タ構造が構造が存在する。何らかの原因でサイリスタル
ープが作動すると、回路内に大電流が流れ続けてアルミ
ニウムなどからなる金属配線が溶断したり、P−N接合
が破壊されて集積回路が破損してしまうことがある。
タ構造が構造が存在する。何らかの原因でサイリスタル
ープが作動すると、回路内に大電流が流れ続けてアルミ
ニウムなどからなる金属配線が溶断したり、P−N接合
が破壊されて集積回路が破損してしまうことがある。
【0008】この現象はラッチアップと呼ばれ、CMO
S集積回路の極めて大きな欠点である。一般的に、この
ラッチアップはCMOS集積回路の入出力端子に外部か
ら入った外来雑音がトリガとなって発生することが多い
。
S集積回路の極めて大きな欠点である。一般的に、この
ラッチアップはCMOS集積回路の入出力端子に外部か
ら入った外来雑音がトリガとなって発生することが多い
。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】外部から3種類の電位
が供給されるCMOS集積回路において、外来雑音によ
るラッチアップのほかに、3種類の電位が供給される順
序に起因してラッチアップが発生することがある。
が供給されるCMOS集積回路において、外来雑音によ
るラッチアップのほかに、3種類の電位が供給される順
序に起因してラッチアップが発生することがある。
【0010】3種類の電源電位を、最高電位(VCC)
、中間電位(GND)および最低電位(VSS)として
、つぎのような電源の供給順序が考えられる。
、中間電位(GND)および最低電位(VSS)として
、つぎのような電源の供給順序が考えられる。
【0011】■ GNDおよびVCCが供給されたあ
とでVSSが供給される。
とでVSSが供給される。
【0012】■ GNDおよびVSSが供給されたあ
とでVCCが供給される。
とでVCCが供給される。
【0013】■ VSSおよびVCCが供給されたあ
とでGNDが供給される。
とでGNDが供給される。
【0014】これらの電源の供給順序のうち、特に■の
場合にラッチアップが発生し易いという問題がある。
場合にラッチアップが発生し易いという問題がある。
【0015】つぎに■の場合におけるラッチアップの発
生機構について、図3(a)および(b)を参照して説
明する。
生機構について、図3(a)および(b)を参照して説
明する。
【0016】はじめに図3(a)に示すように、VCC
(正電位)が入力端子19からN+ 型拡散層12およ
びP+ 型拡散層14に供給される。GND(接地電位
)は入力端子20からN+ 型拡散層4,9およびP+
型拡散層11に供給される。VSS(負電位)は入力
端子21からN+ 型拡散層7およびP+型拡散層8に
供給される。
(正電位)が入力端子19からN+ 型拡散層12およ
びP+ 型拡散層14に供給される。GND(接地電位
)は入力端子20からN+ 型拡散層4,9およびP+
型拡散層11に供給される。VSS(負電位)は入力
端子21からN+ 型拡散層7およびP+型拡散層8に
供給される。
【0017】なおN+ 型拡散層5,6,10、P+
型拡散層13およびゲート電極15〜18には所定の配
線が接続されることになる。
型拡散層13およびゲート電極15〜18には所定の配
線が接続されることになる。
【0018】このような電位接続状態のCMOS集積回
路においては、N型半導体基板1の電位はN+ 型拡散
層12を介してVCCに固定されている。P型ウェル2
の電位はP+ 型拡散層8を介してVSSに固定されて
いる。P型ウェル3の電位はP+ 型拡散層11を介し
てGNDに固定されている。
路においては、N型半導体基板1の電位はN+ 型拡散
層12を介してVCCに固定されている。P型ウェル2
の電位はP+ 型拡散層8を介してVSSに固定されて
いる。P型ウェル3の電位はP+ 型拡散層11を介し
てGNDに固定されている。
【0019】またP+ 型拡散層14は、N型半導体基
板1の表面に形成されるPチャネルMOSFETのソー
スとなる。N+ 型拡散層7はP型ウェル2の表面に形
成されるNチャネルMOSFETのソースとなる。N+
型拡散層9はP型ウェル3の表面に形成されるNチャ
ネルMOSFETのソースとなる。N+ 型拡散層4は
P型ウェル2の表面に形成されるNチャネルMOSFE
Tのドレインとなる。
板1の表面に形成されるPチャネルMOSFETのソー
スとなる。N+ 型拡散層7はP型ウェル2の表面に形
成されるNチャネルMOSFETのソースとなる。N+
型拡散層9はP型ウェル3の表面に形成されるNチャ
ネルMOSFETのソースとなる。N+ 型拡散層4は
P型ウェル2の表面に形成されるNチャネルMOSFE
Tのドレインとなる。
【0020】つぎに図3(b)に示すように、入力端子
21をフローティング状態とする。■の場合のようにG
NDおよびVCCが供給され、VSSが供給されていな
い状態にする。このときP型ウェル2は固定電位(VS
S)に接続されていないのでフローティング状態になっ
て、P型ウェル2の電位はGNDとVCCとの中間電位
になる。
21をフローティング状態とする。■の場合のようにG
NDおよびVCCが供給され、VSSが供給されていな
い状態にする。このときP型ウェル2は固定電位(VS
S)に接続されていないのでフローティング状態になっ
て、P型ウェル2の電位はGNDとVCCとの中間電位
になる。
【0021】すなわちP型ウェル2の中間電位の値は、
VCCに固定されるN型半導体基板1とP型ウェル2と
の間のP−N接合の容量C1 と、GNDに固定される
N+ 型拡散層4とP型ウェル2との間のP−N接合容
量C2 との容量分割により決定される。
VCCに固定されるN型半導体基板1とP型ウェル2と
の間のP−N接合の容量C1 と、GNDに固定される
N+ 型拡散層4とP型ウェル2との間のP−N接合容
量C2 との容量分割により決定される。
【0022】ここでP型ウェル2の電位がP型ウェル2
およびN+ 型拡散層4からなるP−N+ 接合ダイオ
ードのビルトインポテンシャル以上になると、N+ 型
拡散層4からP型ウェル2に多量のエレクトロンが注入
し、これがトリガーとなってVCC−GND間にラッチ
アップが発生する。
およびN+ 型拡散層4からなるP−N+ 接合ダイオ
ードのビルトインポテンシャル以上になると、N+ 型
拡散層4からP型ウェル2に多量のエレクトロンが注入
し、これがトリガーとなってVCC−GND間にラッチ
アップが発生する。
【0023】このようなCMOS集積回路では、電源の
供給順序を指定するなどの対策が講じられており、その
使用上の制約が多いという問題がある。
供給順序を指定するなどの対策が講じられており、その
使用上の制約が多いという問題がある。
【0024】本発明の目的は、最高電位および中間電位
を供給したあとで最低電位を供給しても、ラッチアップ
が発生しないCMOS集積回路を提供することにある。
を供給したあとで最低電位を供給しても、ラッチアップ
が発生しないCMOS集積回路を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明のCMOS集積回
路は、一導電型半導体基板の一主面に選択的に逆導電型
の第1の拡散層および第2の拡散層が形成され、前記第
2の拡散層の表面に選択的に一導電型の第3の拡散層が
形成され、前記半導体基板は最高電位の入力端子に接続
され、前記第2の拡散層は最低電位の入力端子に接続さ
れ、前記第1の拡散層および前記第3の拡散層は中間電
位の入力端子に接続され、ドレインおよびソースがそれ
ぞれ前記最低電位入力端子および前記中間電位入力端子
と接続されたNチャネルエンハンスメントMOSFET
と、ドレインが前記NチャネルエンハンスメントMOS
FETのゲートに接続され、ソースおよびゲートが前記
最低電位入力端子と接続されたPチャネルエンハンスメ
ントMOSFETと、ドレイン、ソース、ゲートがそれ
ぞれ前記最高電位入力端子、前記Nチャネルエンハンス
メントMOSFETのゲート、前記最低電位入力端子と
接続されたNチャネルディプリーションMOSFETと
を備えたものである。
路は、一導電型半導体基板の一主面に選択的に逆導電型
の第1の拡散層および第2の拡散層が形成され、前記第
2の拡散層の表面に選択的に一導電型の第3の拡散層が
形成され、前記半導体基板は最高電位の入力端子に接続
され、前記第2の拡散層は最低電位の入力端子に接続さ
れ、前記第1の拡散層および前記第3の拡散層は中間電
位の入力端子に接続され、ドレインおよびソースがそれ
ぞれ前記最低電位入力端子および前記中間電位入力端子
と接続されたNチャネルエンハンスメントMOSFET
と、ドレインが前記NチャネルエンハンスメントMOS
FETのゲートに接続され、ソースおよびゲートが前記
最低電位入力端子と接続されたPチャネルエンハンスメ
ントMOSFETと、ドレイン、ソース、ゲートがそれ
ぞれ前記最高電位入力端子、前記Nチャネルエンハンス
メントMOSFETのゲート、前記最低電位入力端子と
接続されたNチャネルディプリーションMOSFETと
を備えたものである。
【0026】また、前記PチャネルエンハンスメントM
OSFETの代りに抵抗を備え、該抵抗の一端をNチャ
ネルエンハンスメントMOSFETのゲートに、他端を
最低電位入力端子に接続されたものである。
OSFETの代りに抵抗を備え、該抵抗の一端をNチャ
ネルエンハンスメントMOSFETのゲートに、他端を
最低電位入力端子に接続されたものである。
【0027】
【実施例】本発明の第1の実施例について、図1を参照
して説明する。
して説明する。
【0028】図3(a),(b)と共通の部分について
は、説明は省略する。
は、説明は省略する。
【0029】図1に示すように、VCC(+5V)は入
力端子19よりN+ 型拡散層12およびP+ 型拡散
層14に供給される。GND(0V)は入力端子20か
らN+ 型拡散層4,9およびP+ 型拡散層11に供
給される。 VSS(−5V)は入力端子21からN+ 型拡散層7
およびP+ 型拡散層8に供給される。
力端子19よりN+ 型拡散層12およびP+ 型拡散
層14に供給される。GND(0V)は入力端子20か
らN+ 型拡散層4,9およびP+ 型拡散層11に供
給される。 VSS(−5V)は入力端子21からN+ 型拡散層7
およびP+ 型拡散層8に供給される。
【0030】さらにラッチアップ防止回路として、つぎ
の3つのMOSFETが接続されている。
の3つのMOSFETが接続されている。
【0031】■ ドレイン、ソースがそれぞれVSS
入力端子21、GND入力端子20と接続したNチャネ
ルエンハンスメントMOSFETNE。
入力端子21、GND入力端子20と接続したNチャネ
ルエンハンスメントMOSFETNE。
【0032】■ ドレインがNチャネルエンハンスメ
ントMOSFETNEのゲートと、ドレイン、ゲートが
VSS電位入力端子21と接続したPチャネルエンハン
スメントMOSFETPE 。
ントMOSFETNEのゲートと、ドレイン、ゲートが
VSS電位入力端子21と接続したPチャネルエンハン
スメントMOSFETPE 。
【0033】■ ドレイン、ソース、ゲートがそれぞ
れPチャネル型エンハンスメントMOSFETPE の
ドレインおよびNチャネルエンハンスメントMOSFE
TNE のゲート、VCC入力端子19、VSS入力端
子21と接続したNチャネルディプリーションMOSF
ETND 。
れPチャネル型エンハンスメントMOSFETPE の
ドレインおよびNチャネルエンハンスメントMOSFE
TNE のゲート、VCC入力端子19、VSS入力端
子21と接続したNチャネルディプリーションMOSF
ETND 。
【0034】NE 、PE 、ND がレシオ回路を構
成し、それぞれのゲート、ソース、ドレインが節点23
で接続されている。
成し、それぞれのゲート、ソース、ドレインが節点23
で接続されている。
【0035】つぎに本実施例の動作について説明する。
【0036】VCC入力端子19、GND入力端子20
にはそれぞれVCC(+5V)、GND(0V)が供給
され、VSS入力端子21にはVSS(−5V)が供給
されていない場合について説明する。
にはそれぞれVCC(+5V)、GND(0V)が供給
され、VSS入力端子21にはVSS(−5V)が供給
されていない場合について説明する。
【0037】ここで例えばNチャネルディプリーション
MOSFETND のVT を−3V、Pチャネルエン
ハンスメントMOSFETPE のVT を−1V、N
チャネルエンハンスメントMOSFETNE のVT
を2Vとする。
MOSFETND のVT を−3V、Pチャネルエン
ハンスメントMOSFETPE のVT を−1V、N
チャネルエンハンスメントMOSFETNE のVT
を2Vとする。
【0038】VSS入力端子21はフローティングであ
るが、課題の項で述べたように、VCCとGNDとの中
間の電位となる。
るが、課題の項で述べたように、VCCとGNDとの中
間の電位となる。
【0039】例えば2.5Vになったとすると、Nチャ
ネルディプリーションMOSFETND はゲートが2
.5VなのでONしている。Pチャネルエンハンスメン
トMOSFETPE は、ゲートが2.5VなのでOF
Fしている。したがって節点23の電位はVCCレベル
近くとなり、NチャネルエンハンスメントMOSFET
NE はONする。
ネルディプリーションMOSFETND はゲートが2
.5VなのでONしている。Pチャネルエンハンスメン
トMOSFETPE は、ゲートが2.5VなのでOF
Fしている。したがって節点23の電位はVCCレベル
近くとなり、NチャネルエンハンスメントMOSFET
NE はONする。
【0040】その結果VSS入力端子21の電位はGN
D近傍の値に固定され、P型ウェル2内に形成されたG
ND電位に固定されたN+ 型拡散層4とP型ウェル2
との電位はほぼ等しくなる。N+ 型拡散層4からのエ
レクトロン注入は起らず、したがってラッチアップの発
生を100%防止することが可能となる。
D近傍の値に固定され、P型ウェル2内に形成されたG
ND電位に固定されたN+ 型拡散層4とP型ウェル2
との電位はほぼ等しくなる。N+ 型拡散層4からのエ
レクトロン注入は起らず、したがってラッチアップの発
生を100%防止することが可能となる。
【0041】つづいてVSS入力端子21にVSS(−
5V)が供給された時点において、MOSFETND
およびMOSFETPE のゲート電位はVSS(−5
V)に固定され、MOSFETND はOFFし、MO
SFETPE はVT が−1VなのでONする。その
結果、節点23はMOSFETPE のVT の一段落
ちた−4Vとなる。 MOSFETNE のドレイン電位はVSS(−5V)
、ソース電位はGND(0V)であるので、MOSFE
TNE のドレインとゲートの電位差は1Vとなり、M
OSFETNE はOFFする。
5V)が供給された時点において、MOSFETND
およびMOSFETPE のゲート電位はVSS(−5
V)に固定され、MOSFETND はOFFし、MO
SFETPE はVT が−1VなのでONする。その
結果、節点23はMOSFETPE のVT の一段落
ちた−4Vとなる。 MOSFETNE のドレイン電位はVSS(−5V)
、ソース電位はGND(0V)であるので、MOSFE
TNE のドレインとゲートの電位差は1Vとなり、M
OSFETNE はOFFする。
【0042】したがって、すべての電位が供給された時
点ではラッチアップ防止回路はOFF状態となり、本体
のCMOS集積回路には何ら悪影響を及ぼさない。
点ではラッチアップ防止回路はOFF状態となり、本体
のCMOS集積回路には何ら悪影響を及ぼさない。
【0043】つぎに本発明の第2の実施例について、図
2を参照して説明する。
2を参照して説明する。
【0044】本実施例では、第1の実施例におけるPチ
ャネルエンハンスメントMOSFETPE の代りに一
端をNチャネルエンハンスメントMOSFETNE の
ゲートに、他端を最低入力電位端子21に接続する抵抗
Rを用いている。
ャネルエンハンスメントMOSFETPE の代りに一
端をNチャネルエンハンスメントMOSFETNE の
ゲートに、他端を最低入力電位端子21に接続する抵抗
Rを用いている。
【0045】第1の実施例のようにMOSFETNE
、ND のVT を設定することなく、第1の実施例と
同様の効果を得ることができる。
、ND のVT を設定することなく、第1の実施例と
同様の効果を得ることができる。
【0046】
【発明の効果】CMOS集積回路にNチャネルエンハン
スメントMOSFET、NチャネルディプリーションM
OSFET、PチャネルエンハンスメントMOSFET
または抵抗素子を組み合わせたレシオ回路を接続する。 その結果、CMOS集積回路のラッチアップの発生を完
全に防止することができた。
スメントMOSFET、NチャネルディプリーションM
OSFET、PチャネルエンハンスメントMOSFET
または抵抗素子を組み合わせたレシオ回路を接続する。 その結果、CMOS集積回路のラッチアップの発生を完
全に防止することができた。
【0047】このラッチアップ防止回路により最低電位
入力端子および中間電位入力端子を入力してから、最低
入力端子を入力するまでの間、最低入力端子を中間電位
近傍に固定することができる。さらに電源のすべてが投
入された後は、このラッチアップ防止回路はCMOS集
積回路には、何ら悪影響を及ぼさない。
入力端子および中間電位入力端子を入力してから、最低
入力端子を入力するまでの間、最低入力端子を中間電位
近傍に固定することができる。さらに電源のすべてが投
入された後は、このラッチアップ防止回路はCMOS集
積回路には、何ら悪影響を及ぼさない。
【図1】本発明の第1の実施例を示すCMOS集積回路
の模式断面図である。
の模式断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示すCMOS集積回路
の模式断面図である。
の模式断面図である。
【図3】従来のCMOS集積回路を説明する模式断面図
である。
である。
1 N型半導体基板
2,3 P型ウェル
4〜7 N+ 型拡散層
8 P+ 型拡散層
9,10 N+ 型拡散層
11 P+ 型拡散層
12 N+ 型拡散層
13,14 P+ 型拡散層
15〜18 ゲート電極
19〜21 入力端子
22 ゲート酸化膜
23 節点
NE NチャネルエンハンスメントMOSFE
TND NチャネルディプリーションMOSF
ETPE PチャネルエンハンスメントMOS
FETR 抵抗
TND NチャネルディプリーションMOSF
ETPE PチャネルエンハンスメントMOS
FETR 抵抗
Claims (2)
- 【請求項1】 一導電型半導体基板の一主面に選択的
に逆導電型の第1の拡散層および第2の拡散層が形成さ
れ、前記第2の拡散層の表面に選択的に一導電型の第3
の拡散層が形成され、前記半導体基板は最高電位の入力
端子に接続され、前記第2の拡散層は最低電位の入力端
子に接続され、前記第1の拡散層および前記第3の拡散
層は中間電位の入力端子に接続され、ドレインおよびソ
ースがそれぞれ前記最低電位入力端子および前記中間電
位入力端子と接続されたNチャネルエンハンスメントM
OSFETと、ドレインが前記Nチャネルエンハンスメ
ントMOSFETのゲートに接続され、ソースおよびゲ
ートが前記最低電位入力端子と接続されたPチャネルエ
ンハンスメントMOSFETと、ドレイン、ソース、ゲ
ートがそれぞれ前記最高電位入力端子、前記Nチャネル
エンハンスメントMOSFETのゲート、前記最低電位
入力端子と接続されたNチャネルディプリーションMO
SFETとを備えたCMOS集積回路。 - 【請求項2】 PチャネルエンハンスメントMOSF
ETの代りに抵抗を備え、該抵抗の一端をNチャネルエ
ンハンスメントMOSFETのゲートに、他端を最低電
位入力端子に接続された請求項1記載のCMOS集積回
路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3134548A JP2979716B2 (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | Cmos集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3134548A JP2979716B2 (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | Cmos集積回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04359561A true JPH04359561A (ja) | 1992-12-11 |
JP2979716B2 JP2979716B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=15130894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3134548A Expired - Lifetime JP2979716B2 (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | Cmos集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2979716B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006237618A (ja) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Samsung Electronics Co Ltd | 静電放電回路 |
-
1991
- 1991-06-06 JP JP3134548A patent/JP2979716B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006237618A (ja) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Samsung Electronics Co Ltd | 静電放電回路 |
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Publication number | Publication date |
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JP2979716B2 (ja) | 1999-11-15 |
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