JPH05160358A - Latchup-proof semiconductor device - Google Patents

Latchup-proof semiconductor device

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JPH05160358A
JPH05160358A JP3322813A JP32281391A JPH05160358A JP H05160358 A JPH05160358 A JP H05160358A JP 3322813 A JP3322813 A JP 3322813A JP 32281391 A JP32281391 A JP 32281391A JP H05160358 A JPH05160358 A JP H05160358A
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JP
Japan
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latch
semiconductor device
phenomenon
mos transistor
function
Prior art date
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Withdrawn
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JP3322813A
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Japanese (ja)
Inventor
Terumasa Koike
輝昌 小池
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NEC Engineering Ltd
Original Assignee
NEC Engineering Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To eliminate effects of a latchup phenomenon on a CMOS semiconductor device under a radiation environment or a high electromagnetic field environment. CONSTITUTION:Optical waveguides 1, 2 and 4 which are composed of oxide films are formed in a CMOS IC. The direction of a light emitted by a latchup phenomenon is turned 90 degrees at the end part of the optical waveguide 4 and inputted to a photoelectric transducer 3. Transistors 5 and 22 are provided on the output side of the photoelectric transducer 3. The electromotive force of the photoelectric transducer 3 is applied to the depletion-type MOS transistor 5 to cut off a power supply current to dissolve the latchup phenomenon. Further, the non-volatile depletion-type MOS transistor 22 is provided in parallel with the depletion-type MOS transistor 5 and stors charge in its floating gate and isolates a semiconductor device from the power supply permanently. A latchup generation signal terminal 27 informs other devices of the generation of the latchup phenomenon.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は耐ラッチアップ半導体デ
バイスに関し,特に放射線環境下もしくは高電磁界環境
下で運用する電子機器に利用され,特に耐ラッチアップ
性を付与したCMOS構造の耐ラッチアップ半導体デバ
イスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an anti-latch-up semiconductor device, and more particularly, it is used for an electronic device operated under a radiation environment or a high electromagnetic field environment, and particularly, a latch-up resistance of a CMOS structure imparting an anti-latch up property. Regarding semiconductor devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】CMOS構造の半導体デバイスは,微細
化が進むにつれ,寄生PNPトランジスタとNPNトラ
ンジスタの組合せにより形成される寄生サイリスタのオ
ン状態によって,電源端子間に過大電流が流れ,半導体
デバイスの破壊を招くラッチアップ(latch u
p)現象が発生する。
2. Description of the Related Art As a semiconductor device having a CMOS structure is miniaturized, an excessive current flows between power supply terminals due to an ON state of a parasitic thyristor formed by a combination of a parasitic PNP transistor and an NPN transistor, and the semiconductor device is destroyed. Latch-up that invites
p) Phenomenon occurs.

【0003】このラッチアップ現象に対する対策を施し
てない従来の非耐ラッチアップ半導体デバイスを,CM
OS構造によるインバータ回路を例とすると,その基本
的構造は図8および図9に示す如くである。
A conventional non-latch-up semiconductor device that does not take measures against this latch-up phenomenon is
Taking an inverter circuit having an OS structure as an example, its basic structure is as shown in FIGS. 8 and 9.

【0004】図8は,従来のCMOS構造の半導体デバ
イスによるインバータ回路の縦断面,また図9は,図8
のCMOS構造の半導体デバイスの等価回路図である。
FIG. 8 is a vertical cross section of an inverter circuit formed by a conventional semiconductor device having a CMOS structure, and FIG.
2 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device having the CMOS structure of FIG.

【0005】図8に示す如く,N形バルク材16の表面
にNチャンネルMOSトランジスタ10とPチャンネル
MOSトランジスタ6が形成されており,図9の等価回
路に示されるように電気的に接続されている。
As shown in FIG. 8, an N-channel MOS transistor 10 and a P-channel MOS transistor 6 are formed on the surface of an N-type bulk material 16, and they are electrically connected as shown in the equivalent circuit of FIG. There is.

【0006】このCMOS構造の半導体デバイスでは,
PチャンネルMOSトランジスタ6のドレイン側P+領
域,バルク材16およびNチャンネルMOSトランジス
タ10のPウエル17で形成される寄生PNPトランジ
スタ18と,バルク材19,NチャンネルMOSトラン
ジスタ10のPウエル17およびNチャンネルMOSト
ランジスタ10のソース側N+領域で形成される寄生N
PNトランジスタ19が,図10の等価回路で示すよう
に接続されてPNPN構造となり,最終的には寄生サイ
リスタ構造を形成する。
In this CMOS structure semiconductor device,
A parasitic PNP transistor 18 formed by the drain side P + region of the P channel MOS transistor 6, the bulk material 16 and the P well 17 of the N channel MOS transistor 10, and the bulk material 19, the P well 17 and the N channel of the N channel MOS transistor 10. A parasitic N formed in the source side N + region of the MOS transistor 10.
The PN transistor 19 is connected as shown in the equivalent circuit of FIG. 10 to form a PNPN structure, and finally forms a parasitic thyristor structure.

【0007】この回路に電圧が印加された状態で,被曝
放射線や高電磁界の影響で,半導体デバイス内のPN接
合部分の空乏層内に過剰な電子・正孔対が注入され,電
子と正孔の再結合による発光現象を伴ないながら図10
に示す寄生サイリスタがオンし,ラッチアップ現象が発
生する。
When a voltage is applied to this circuit, excessive electron-hole pairs are injected into the depletion layer at the PN junction portion in the semiconductor device due to the effects of radiation exposure and high electromagnetic fields, and positive electrons and holes are injected. FIG. 10 with the light emission phenomenon due to the recombination of holes.
The parasitic thyristor shown in (1) turns on and a latch-up phenomenon occurs.

【0008】さらに,CMOS構造の大規模集積回路に
おいては,NチャンネルMOSトランジスタ10とPチ
ャンネルMOSトランジスタ6の設置距離の距離A20
や,NチャンネルMOSトランジスタのソース側N+領
域とPウエル17との距離B21が微細化の為に小さく
なり,等価的に図10に示す寄生PNPトランジスタ1
8と寄生NPNトランジスタ19のベース領域間隔が狭
くなり,寄生PNPトランジスタ18と寄生NPNトラ
ンジスタ19の電流増幅率が1を超える為,同様にラッ
チアップ現象に対する耐量が減少する。
Further, in the large-scale integrated circuit having the CMOS structure, the distance A20 between the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 6 is set.
Alternatively, the distance B21 between the source side N + region of the N-channel MOS transistor and the P well 17 is reduced due to miniaturization, and the parasitic PNP transistor 1 equivalently shown in FIG.
8 and the space between the base regions of the parasitic NPN transistor 19 are narrowed, and the current amplification factors of the parasitic PNP transistor 18 and the parasitic NPN transistor 19 exceed 1, so that the resistance to the latch-up phenomenon is similarly reduced.

【0009】このような耐量を上げる為に,P+,N+
ガードバンド構造や,エピタキシャル基板を用いたCM
OS構造形成でも,寄生サイリスタ構造を完全に除去す
ることが不可能であり,設計段階で想定したラッチアッ
プ耐量レベルを超える外乱を受ける可能性は確率的に回
避不可能であるので,ラッチアップ現象を完全に解消す
ることが出来ない。
In order to increase such withstand capability, P +, N +
CM using guard band structure and epitaxial substrate
Even when the OS structure is formed, it is impossible to completely remove the parasitic thyristor structure, and the possibility of receiving a disturbance exceeding the latch-up withstand level assumed in the design stage cannot be stochastically avoided. Cannot be completely eliminated.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述した図8に示す,
従来の非耐ラッチアップ半導体デバイスのCMOS構造
によるインバータ回路を例として示すと,このCMOS
構造では,PチャンネルMOSトランジスタ6のドレイ
ン側P+領域と,N形バルク材16と,NチャンネルM
OSトランジスタ10のPウエル17とで形成される寄
生PNPトランジスタ18と,N形バルク材16と,N
チャンネルMOSトランジスタ10のPウエル17と,
Nチャンネルトランジスタ10のソース側N+領域で形
成される寄生NPNトランジスタ19とが,図10に示
す等価回路を形成してPNPN構造となり,最終的には
寄生サイリスタ構造を形成し,この回路に電圧が印加さ
れた状態において,被曝放射線や高電磁界により,半導
体デバイス内のPN接合部分の空乏層内に過剰な電子・
正孔対が注入されることによって,電子と正孔の再結合
による発光現象を伴ないながら寄生サイリスタ構造がオ
ンし,回路に印加されている電圧によって,電流が供給
され続けて短絡状態となり,過電流によって回路内部の
配線が溶断し,発生するジュール熱によって回復不可能
な損傷を恒久的に生じさせ,また破壊へと到らしめるラ
ッチアップ現象が回避できないという欠点がある。
As shown in FIG. 8 described above,
As an example of an inverter circuit having a CMOS structure of a conventional non-latch-up semiconductor device,
In the structure, the drain side P + region of the P channel MOS transistor 6, the N type bulk material 16, and the N channel M
A parasitic PNP transistor 18 formed by the P well 17 of the OS transistor 10, an N-type bulk material 16, N
P well 17 of the channel MOS transistor 10,
The parasitic NPN transistor 19 formed in the source side N + region of the N-channel transistor 10 forms an equivalent circuit shown in FIG. 10 to have a PNPN structure, and finally forms a parasitic thyristor structure, and a voltage is applied to this circuit. In the applied state, due to radiation exposure and high electromagnetic fields, excess electrons and electrons are generated in the depletion layer at the PN junction in the semiconductor device.
By injecting a pair of holes, the parasitic thyristor structure is turned on with a light emission phenomenon caused by the recombination of electrons and holes, and the voltage applied to the circuit causes current to continue to be supplied, resulting in a short circuit state. There is a drawback in that the wiring inside the circuit is melted by the overcurrent, the irrecoverable damage is permanently caused by the generated Joule heat, and the latch-up phenomenon that leads to the destruction cannot be avoided.

【0011】また,ラッチアップ現象により,配線が溶
断する程度までには電流値が上昇しない場合でも常に電
流が流れたままの状態となり,基板内の電位変動等によ
り,構成される回路の機能が全く失なわれ,恒久的な誤
動作状態に固定され,消費電力の増加という欠点も発生
する。
Further, due to the latch-up phenomenon, even if the current value does not rise to such an extent that the wiring is blown, the current is always kept flowing, and the function of the circuit constituted by the potential fluctuation in the substrate is caused. It is completely lost and fixed in a permanent malfunction state, and the disadvantage of increased power consumption occurs.

【0012】さらに,CMOS構造の大規模集積回路に
おいては,NチャンネルMOSトランジスタ10とPチ
ャンネルMOSトランジスタ6の設置距離が微細化の為
にいよいよ接近し,等価的に寄生PNPトランジスタ1
8,寄生NPNトランジスタ19のベース領域間隔が減
少して寄生トランジスタ18,19の電流増幅率が1を
超える為,被曝放射線に対する耐量低下もしくは外部か
ら信号入力端子に侵入する電磁界に対する耐量低下を招
き,ラッチアップ現象が発生し易くなるという欠点があ
る。
Further, in a large-scale integrated circuit having a CMOS structure, the installation distance between the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 6 becomes closer to each other due to miniaturization, and the parasitic PNP transistor 1 is equivalently equivalent.
8. Since the base region interval of the parasitic NPN transistor 19 decreases and the current amplification factor of the parasitic transistors 18 and 19 exceeds 1, the resistance to radiation exposure or the resistance to electromagnetic field entering the signal input terminal from the outside decreases. However, there is a drawback that the latch-up phenomenon easily occurs.

【0013】本発明の目的は上述した欠点を解決し,被
曝放射線もしくは外部から信号入力端子に侵入する電磁
界によって生起するラッチアップ現象に対する耐量低下
を著しく抑圧しうるCMOS構造の耐ラッチアップ半導
体デバイスを提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks, and to prevent a decrease in withstand capability against a latch-up phenomenon caused by an exposure radiation or an electromagnetic field intruding into a signal input terminal from the outside, a latch-up resistant semiconductor device having a CMOS structure. To provide.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の耐ラッチアップ
半導体デバイスは,放射線環境下もしくは高電磁界環境
下で引き起されるラッチアップ現象による影響の排除機
能を付与したCMOS構造の耐ラッチアップ半導体デバ
イスであって,前記ラッチアップ現象を光学的に検知す
るためにCMOS構造の半導体デバイスの表面に形成し
た酸化膜による光導波路を有し,前記光導波路で導光さ
れた前記ラッチアップ現象による発光を電気信号に変換
し,前記ラッチアップ現象によって生ずる回路導通の過
電流を遮断することにより,恒久的破壊と機能喪失とを
繰り返し回復させる構成を有する。
A latch-up resistant semiconductor device of the present invention is a latch-up resistant semiconductor device having a CMOS structure provided with a function of eliminating an influence of a latch-up phenomenon caused in a radiation environment or a high electromagnetic field environment. A semiconductor device having an optical waveguide made of an oxide film formed on a surface of a semiconductor device having a CMOS structure for optically detecting the latch-up phenomenon, The light emission is converted into an electric signal, and the overcurrent of circuit conduction caused by the latch-up phenomenon is cut off, so that permanent destruction and loss of function are repeatedly restored.

【0015】また本発明の耐ラッチアップ半導体デバイ
スは,前記ラッチアップ現象による正常動作の機能喪失
をハードウェア構成で検知するとともに,接続した他の
電子回路にも通知する機能を有する。
Further, the anti-latch-up semiconductor device of the present invention has a function of detecting a functional loss of normal operation due to the latch-up phenomenon by a hardware configuration and notifying other electronic circuits connected thereto.

【0016】さらに本発明の耐ラッチアップ半導体デバ
イスは,前記ラッチアップ現象により恒久的な構造異常
が発生し,回路に流れる過電流が解消されない場合に,
その半導体デバイスに供給する電源を恒久的に断として
前記過電流の発生を抑止する構成を有する。
Further, in the latch-up resistant semiconductor device of the present invention, when a permanent structural abnormality occurs due to the latch-up phenomenon and the overcurrent flowing in the circuit cannot be eliminated,
The power supply to the semiconductor device is permanently cut off to suppress the occurrence of the overcurrent.

【0017】[0017]

【実施例】次に,本発明について図面を参照して説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0018】図1は,本発明の第一の実施例のCMOS
構造の耐ラッチアップ半導体デバイスの平面図,図2は
図1の実施例の縦断面図,図3は図1の実施例の側面
図,図4は図1の実施例の等価回路図である。
FIG. 1 shows a CMOS according to the first embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a latch-up resistant semiconductor device having a structure, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the embodiment of FIG. 1, FIG. 3 is a side view of the embodiment of FIG. 1, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the embodiment of FIG. ..

【0019】本実施例はインバータ回路への適用例を示
し,図1,2に示す如く,PチャンネルMOSトランジ
スタ6のドレイン電極7,ゲート電極8およびソース電
極9に挟まれた位置において,ゲート電極8を包み込む
形状で酸化膜が光導波路2を形成し,さらにNチャンネ
ルMOSトランジスタ10においても,前述したPチャ
ンネルMOSトランジスタ6と同様に酸化膜が光導波路
1を形成し,その位置関係はドレイン電極とソース電極
との間に存在し,ゲート電極13を包み込んでいる。
This embodiment shows an example of application to an inverter circuit. As shown in FIGS. 1 and 2, at the position sandwiched by the drain electrode 7, the gate electrode 8 and the source electrode 9 of the P-channel MOS transistor 6, the gate electrode is formed. The oxide film forms the optical waveguide 2 in the shape of enclosing 8, and in the N-channel MOS transistor 10, the oxide film forms the optical waveguide 1 as in the P-channel MOS transistor 6 described above, and the positional relationship is the drain electrode. And the source electrode, and surrounds the gate electrode 13.

【0020】光導波路1,2と光導波路4とは,ゆるや
かな曲線を描いて相互に結合され,さらに光導波路1,
2に導光された光を光導波路4に伝搬させる構造になっ
ている。
The optical waveguides 1 and 2 and the optical waveguide 4 are coupled to each other in a gentle curve, and the optical waveguides 1 and
The structure is such that the light guided to 2 is propagated to the optical waveguide 4.

【0021】光導波路4の端面部は,図3に示す如く斜
め45度に加工されており,加工面には可視〜赤外領域
の光を全反射するコーティングが施されている。
The end face of the optical waveguide 4 is processed at an angle of 45 degrees as shown in FIG. 3, and the processed surface is provided with a coating for totally reflecting light in the visible to infrared region.

【0022】従って,ラッチアップ現象で発光した光
は,全反射して90度伝搬方向を変え,光電変換素子3
へ入射され伝搬光を起電力に変換する。
Therefore, the light emitted by the latch-up phenomenon is totally reflected and the propagation direction is changed by 90 degrees, and the photoelectric conversion element 3
Is incident on and converts the propagating light into electromotive force.

【0023】この起電力が図4の等価回路に示すデプレ
ッション型MOSトランジスタ5のゲート電極に印加さ
れ,これによってデプレッション型MOSトランジスタ
5を動作させる。これにより,電源端子31から供給さ
れる電流を遮断して,ラッチアップ現象が発生している
部分に流れている電流を途絶えさせ,ラッチアップ現象
を解消させることを可能としている。
This electromotive force is applied to the gate electrode of the depletion type MOS transistor 5 shown in the equivalent circuit of FIG. 4, thereby operating the depletion type MOS transistor 5. As a result, the current supplied from the power supply terminal 31 is cut off, the current flowing in the portion where the latch-up phenomenon occurs is interrupted, and the latch-up phenomenon can be eliminated.

【0024】さらに,ラッチアップ現象が停止すること
によって,ラッチアップ現象発生部での発光が無くなる
為,光導波路1,2および4の伝搬する光が消滅し,光
電変換素子3の発生起電力が消滅し,デプレッション型
MOSトランジスタ5を非動作状態とし,再び回路に電
流を供給して正常な機能状態に回復させることが可能で
ある。
Further, when the latch-up phenomenon stops, the light emission at the latch-up phenomenon generating portion disappears, the light propagating through the optical waveguides 1, 2 and 4 disappears, and the electromotive force generated by the photoelectric conversion element 3 is reduced. When the depletion-type MOS transistor 5 disappears, the depletion-type MOS transistor 5 is deactivated, and the circuit can be supplied with current again to restore the normal functioning state.

【0025】また,図1に示すラッチアップ発生信号端
子27は,図5の運用接続例に示す如く,接続して利用
する他の電子回路に対して,ラッチアップ現象が発生し
た当該半導体デバイスが,ラッチアップ現象発生下にあ
り無効とすべき誤った電気信号が出力されていることを
警告するラッチアップ発生信号を送出するのに用いられ
る。
Further, as shown in the operational connection example of FIG. 5, the latch-up occurrence signal terminal 27 shown in FIG. , It is used to send out a latch-up generation signal that warns that an erroneous electrical signal that is under the latch-up phenomenon and is invalid should be output.

【0026】図6は,本発明の第二の実施例のCMOS
構造による耐ラッチアップ半導体デバイスの平面図,図
7はその等価回路図である。
FIG. 6 shows a CMOS according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of a latch-up resistant semiconductor device having a structure, and FIG. 7 is an equivalent circuit diagram thereof.

【0027】この第二の実施例では,図7の等価回路に
も示す如く,電源端子31とデプレッション型MOSト
ランジスタ5との間に,フローティングゲート構造を持
つ不揮発性デプレッション型MOSトランジスタ22を
配設し,発生ラッチアップに対して電源を遮断しても,
再度電源を接続させると再び過電流が流れてしまう構造
破壊がもたらされた状態において,光導波路1,2およ
び4を通じて光を光電変換素子3に導き,光電変換素子
3の発生起電力を,メモリ機能を有するフローティング
ゲート構造の不揮発性デプレッション型MOSトランジ
スタ22と,通常のデプレッション型MOSトランジス
タ5のゲートとに並列に印加し,有限時間のラッチアッ
プ現象保持時間の後に不揮発性デプレッション型MOS
トランジスタ22のフローティングゲートに電荷を蓄積
させ,これによって不揮発性デプレンション型MOSト
ランジスタ22を完全にオフとし,構造破壊を起こした
半導体デバイス回路を恒久的に電源から遮断する。
In the second embodiment, as shown in the equivalent circuit of FIG. 7, a nonvolatile depletion type MOS transistor 22 having a floating gate structure is arranged between the power supply terminal 31 and the depletion type MOS transistor 5. However, even if the power is cut off for the generated latchup,
In the state where the structure is destroyed in which an overcurrent flows again when the power source is connected again, the light is guided to the photoelectric conversion element 3 through the optical waveguides 1, 2 and 4, and the electromotive force generated by the photoelectric conversion element 3 is A non-volatile depletion type MOS transistor 22 having a floating gate structure having a memory function is applied in parallel to the gate of a normal depletion type MOS transistor 5 and a latch-up phenomenon holding time of a finite time is reached.
Electric charges are accumulated in the floating gate of the transistor 22, whereby the non-volatile depletion type MOS transistor 22 is completely turned off, and the semiconductor device circuit having the structural breakdown is permanently cut off from the power supply.

【0028】なお,不揮発性デプレッション型MOSト
ランジスタ22が完全にオンとなるまでの時間調節は,
F−Nトンネル効果を起こさせる絶縁酸化膜の厚さを予
め変えておくことによって可能である。
The time until the non-volatile depletion type MOS transistor 22 is completely turned on is adjusted as follows.
This is possible by changing the thickness of the insulating oxide film which causes the FN tunnel effect in advance.

【0029】上述した第一および第二の実施例におい
て,光導波路は半導体デバイスの絶縁膜と同質の二酸化
珪素で構成することも可能であり,現在のプロセス工程
中で対処でき,光導波路を設けることによって半導体デ
バイス全体が金属電極で覆われていても機能させること
が可能である。
In the above-described first and second embodiments, the optical waveguide can be made of silicon dioxide of the same quality as the insulating film of the semiconductor device, which can be dealt with in the present process steps, and the optical waveguide is provided. This allows the semiconductor device to function even if the entire semiconductor device is covered with the metal electrode.

【0030】また,半導体デバイス表面全体に光電変換
デバイスを設ける方法も考えられるか,本発明のように
光導波路を構成している場合の方が,より効果的にラッ
チアップ現象によって発生する光の強度を利用すること
が可能である。
Also, a method of providing a photoelectric conversion device on the entire surface of the semiconductor device may be considered, or the case where the optical waveguide is configured as in the present invention is more effective for the light generated by the latch-up phenomenon. It is possible to use strength.

【0031】このようにして,放射線環境下もしくは高
電磁界環境下で使用する場合,ラッチアップ現象によっ
て生じる半導体デバイスの恒久的な破壊および異常動作
からの回復を繰り返し防止することができ,動作寿命期
間を大幅に延長することが可能となって,冗長系の簡略
化,耐放射線シールドおよび耐電磁界シールド等のハー
ドウエア費用を著しく低減できる。
In this way, when used in a radiation environment or a high electromagnetic field environment, it is possible to prevent the permanent destruction of the semiconductor device caused by the latch-up phenomenon and the recovery from the abnormal operation repeatedly, and the operating life. The period can be greatly extended, and the hardware costs such as simplification of the redundant system and radiation resistant shield and electromagnetic field resistant shield can be significantly reduced.

【0032】なお,上述した実施例においては,珪素組
成半導体デバイス並びに小規模集積回路について説明し
たが,集積度の大小に拘わらず,酸化膜に光導波路を形
成し,被曝放射線もしくは高電磁界の被曝によるラッチ
アップ現象が発光現象を伴なうことから,光を光導波路
に導光,伝搬させ,光電変換デバイスで電気信号に変換
し,スイッチングデバイスに入力させ,半導体デバイス
に供給される電流を遮断し,ラッチアップ現象を回復さ
せることが可能であり,さらに光導波路の断面積,形状
および大きさは任意に設定できることは明らかである。
Although the silicon composition semiconductor device and the small-scale integrated circuit have been described in the above-mentioned embodiments, an optical waveguide is formed in the oxide film to prevent exposure to radiation or high electromagnetic fields regardless of the degree of integration. Since the latch-up phenomenon due to exposure is accompanied by a light emission phenomenon, light is guided and propagated in an optical waveguide, converted into an electric signal by a photoelectric conversion device, input to a switching device, and the current supplied to a semiconductor device is changed. It is clear that it is possible to cut off and recover the latch-up phenomenon, and that the cross-sectional area, shape and size of the optical waveguide can be set arbitrarily.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように本発明は,CMOS
構造の半導体デバイスにおいて,PチャンネルMOSト
ランジスタのドレイン電極とソース電極に挟まれた部分
の酸化膜と,NチャンネルMOSトランジスタのドレイ
ン電極とソース電極に挟まれた部分の酸化膜に光導波路
構造を形成し,ラッチアップ現象により発生する光を該
光導波路に導光し,伝搬させて光電変換デバイスに照射
し,これによって発生した起電力でデプレッション型M
OSトランジスタを動作させ,半導体デバイスに電源か
ら供給される電流を遮断させることによってラッチアッ
プ現象を抑圧し,ラッチアップ現象によって生じる半導
体デバイスの恒久的な破壊や異常な電気的動作を防止す
ることができる効果がある。
As described above, according to the present invention, the CMOS
In a semiconductor device having a structure, an optical waveguide structure is formed on an oxide film between a drain electrode and a source electrode of a P-channel MOS transistor and an oxide film between a drain electrode and a source electrode of an N-channel MOS transistor. Then, the light generated by the latch-up phenomenon is guided to the optical waveguide, propagated and applied to the photoelectric conversion device, and the depletion type M is generated by the electromotive force generated thereby.
It is possible to suppress the latch-up phenomenon by operating the OS transistor and cut off the current supplied from the power supply to the semiconductor device, and prevent the permanent damage or abnormal electrical operation of the semiconductor device caused by the latch-up phenomenon. There is an effect that can be done.

【0034】また,ラッチアップ現象が止まった後,再
び半導体デバイスに電流を供給し,回路動作を繰り返し
再起動させることができる効果を有する。
Further, after the latch-up phenomenon is stopped, a current can be supplied to the semiconductor device again, and the circuit operation can be repeatedly restarted.

【0035】また,ラッチアップ現象が発生している期
間中,正常な動作を失っている状態を自らハードウエア
的に検知し,接続されている他の電子回路に知らせて,
誤まった信号が継続されて処理されることを防ぐことが
できる効果がある。
Further, during the period in which the latch-up phenomenon is occurring, the state in which normal operation is lost is detected by hardware by itself, and it is notified to other connected electronic circuits,
This has the effect of preventing erroneous signals from being continuously processed.

【0036】さらに,CMOS構造の半導体デバイスに
恒久的な構造異常が発生し,半導体デバイスに流れる過
電流が電源を遮断したにもかかわらず再度電源を接続す
ると過電流が流れてしまう場合には,有限時間のラッチ
アップ現象持続時間の後に,不揮発性デプレッション型
MOSトランジスタをオフとすることにより,構造異常
を起こした半導体デバイス回路を恒久的に電源から遮断
し,過電流が流れ続けることを防ぐことができる効果が
ある。
Further, in the case where a permanent structural abnormality occurs in the semiconductor device having the CMOS structure, and the overcurrent flows when the power is reconnected after the power is shut off due to the overcurrent flowing in the semiconductor device, By turning off the non-volatile depletion type MOS transistor after the latch-up phenomenon lasts for a finite time, the semiconductor device circuit in which the structural abnormality has occurred is permanently cut off from the power supply and the overcurrent is prevented from continuing to flow. There is an effect that can be.

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

【図1】本発明の第一の実施例のCMOS構造の耐ラッ
チアップ半導体デバイスの平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a latch-up resistant semiconductor device having a CMOS structure according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の耐ラッチアップ半導体デバイスの縦断面
図である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the anti-latch-up semiconductor device of FIG.

【図3】図1の耐ラッチアップ半導体デバイスの側面図
である。
3 is a side view of the latch-up resistant semiconductor device of FIG.

【図4】図1の耐ラッチアップ半導体デバイスの等価回
路図である。
4 is an equivalent circuit diagram of the latch-up resistant semiconductor device of FIG.

【図5】図1の耐ラッチアップ半導体デバイスの運用接
続の一例を示す図である。
5 is a diagram showing an example of an operational connection of the latch-up resistant semiconductor device of FIG.

【図6】本発明の第二の実施例のCMOS構造の耐ラッ
チアップ半導体デバイスの平面図である。
FIG. 6 is a plan view of a latch-up resistant semiconductor device having a CMOS structure according to a second embodiment of the present invention.

【図7】図6の耐ラッチアップ半導体デバイスの等価回
路図である。
7 is an equivalent circuit diagram of the latch-up resistant semiconductor device of FIG.

【図8】従来のCMOS構造の半導体デバイスの一例を
示す縦断面図である。
FIG. 8 is a vertical sectional view showing an example of a conventional semiconductor device having a CMOS structure.

【図9】図8の半導体デバイスの等価回路図である。9 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device of FIG.

【図10】図8の半導体デバイスに存在する寄生サイリ
スタの等価回路図である。
10 is an equivalent circuit diagram of a parasitic thyristor existing in the semiconductor device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 光導波路 3 光電変換素子 4 光導波路 5 デプレッション型MOSトランジスタ 6 PチャンネルMOSトランジスタ 7 ドレイン電極 8 ゲート電極 9 ソース電極 10 NチャンネルMOSトランジスタ 11 ドレイン電極 12 ソース電極 13 ゲート電極 14 ドレイン側PN接合部 15 ソース側PN接合部 16 N形バルク材 17 Pウエル 18 寄生PNPトランジスタ 19 寄生NPNトランジスタ 20 距離A 21 距離B 22 不揮発性デプレッション型MOSトランジスタ 23 集積回路(1) 24 集積回路(2) 25 集積回路(3) 26 論理データバス 27 ラッチアップ発生信号端子 28 ラッチアップ発生連絡バス 29 入力端子 30 出力端子 31 電源端子 1, 2 Optical Waveguide 3 Photoelectric Conversion Element 4 Optical Waveguide 5 Depletion Type MOS Transistor 6 P Channel MOS Transistor 7 Drain Electrode 8 Gate Electrode 9 Source Electrode 10 N Channel MOS Transistor 11 Drain Electrode 12 Source Electrode 13 Gate Electrode 14 Drain Side PN Junction Part 15 Source-side PN junction part 16 N-type bulk material 17 P-well 18 Parasitic PNP transistor 19 Parasitic NPN transistor 20 Distance A 21 Distance B 22 Non-volatile depletion type MOS transistor 23 Integrated circuit (1) 24 Integrated circuit (2) 25 Integrated Circuit (3) 26 Logical data bus 27 Latch-up occurrence signal terminal 28 Latch-up occurrence communication bus 29 Input terminal 30 Output terminal 31 Power supply terminal

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放射線環境下もしくは高電磁界環境下で
引き起されるラッチアップ現象による影響の排除機能を
付与したCMOS構造の耐ラッチアップ半導体デバイス
であって,前記ラッチアップ現象を光学的に検知するた
めにCMOS構造の半導体デバイスの表面に形成した酸
化膜による光導波路を有し,前記光導波路で導光された
前記ラッチアップ現象による発光を電気信号に変換し,
前記ラッチアップ現象によって生ずる回路導通の過電流
を遮断することにより,恒久的破壊と機能喪失とを繰り
返し回復させる機能および構造を有することを特徴とす
る耐ラッチアップ半導体デバイス。
1. A latch-up resistant semiconductor device having a CMOS structure provided with a function of eliminating an influence of a latch-up phenomenon caused in a radiation environment or a high electromagnetic field environment. An optical waveguide formed of an oxide film is formed on the surface of a semiconductor device having a CMOS structure for detection, and light emitted by the latch-up phenomenon guided by the optical waveguide is converted into an electric signal.
A latch-up resistant semiconductor device having a function and structure for repeatedly recovering permanent damage and loss of function by cutting off an overcurrent of circuit conduction caused by the latch-up phenomenon.
【請求項2】 前記ラッチアップ現象による正常動作の
機能喪失をハードウェア構成で検知するとともに,接続
した他の電子回路にも通知する機能および構造を有する
ことを特徴とする請求項1記載の耐ラッチアップ半導体
デバイス。
2. The resistance according to claim 1, which has a function and a structure for detecting a functional loss of a normal operation due to the latch-up phenomenon by a hardware configuration and notifying other electronic circuits connected thereto. Latch-up semiconductor device.
【請求項3】 前記ラッチアップ現象により恒久的な構
造異常が発生し,回路に流れる過電流が解消されない場
合に,その半導体デバイスに供給する電源を恒久的に断
として前記過電流の発生を抑止する機能および構造を有
することを特徴とする請求項1記載の耐ラッチアップ半
導体デバイス。
3. When a permanent structural abnormality occurs due to the latch-up phenomenon and the overcurrent flowing through the circuit cannot be eliminated, the power supply to the semiconductor device is permanently cut off to prevent the overcurrent from occurring. The anti-latch-up semiconductor device according to claim 1, which has the function and structure of:
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