JPH06140576A - Icの静電破壊保護装置 - Google Patents

Icの静電破壊保護装置

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JPH06140576A
JPH06140576A JP4291364A JP29136492A JPH06140576A JP H06140576 A JPH06140576 A JP H06140576A JP 4291364 A JP4291364 A JP 4291364A JP 29136492 A JP29136492 A JP 29136492A JP H06140576 A JPH06140576 A JP H06140576A
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JP
Japan
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zener diode
voltage
ground
power supply
supply line
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Application number
JP4291364A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Takegami
弘 竹上
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】サージ電圧に対するクランプ電圧の設定が容易
であるとともにクランプ電圧を任意の値に設定できるI
C静電破壊保護装置を提供する。 【構成】電源ライン1とグランド間のサージ電圧から集
積回路装置の内部回路を保護するため前記電源ラインと
グランド間にツエナーダイオード30を有する静電破壊
装置において、半導体基板8の表面内に設けられる逆導
電型の半導体層を絶縁層によって21aと21bに分割
するとともに前記絶縁層20のパターン寸法によってツ
エナーダイオード30のクランプ電圧を決めるようにし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路装置の内部回路
を電源・グランド間のサージ電圧から保護するための静
電破壊保護装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】集積回路装置では入力ピンを介して到来
するサージ電圧(サージパルス)による破壊から集積回
路装置を保護する構造が採られているが、このような入
力信号ラインだけでなく、電源ラインにもノイズ(サー
ジパルス)が入来して集積回路装置が破壊することが確
認されるようになってきた。このため図7に示すように
電源ライン1とグランドライン2間との間にツエナーダ
イオード3を設けてサージ電圧による内部回路の破壊を
防止するようにしている。尚、図7において、端子4、
5は電源用のピンと接地用のピンに接続される。また、
ツエナーダイオード3のカソードは抵抗6を介して内部
回路7に接続される。
【0003】図8は図7の要部に関する構造図であり、
P型の半導体基板8に対しN型の拡散層9、10がそれ
ぞれ設けられており、そのうちN+拡散層9は半導体基
板8とでツエナーダイオードを構成する。尚、ツエナー
ダイオードは10V〜20V位のツナー電圧をもつよう
に選ばれるが、そのツエナー電圧は一般にP型半導体基
板の不純物濃度で決定されている。図8において、N+
拡散層10は図7の抵抗6を構成している。図9及び図
10の従来例は、前記ツエナーダイオード3の代わりに
フィールドトランジスタ11を設けている。
【0004】この従来例ではP型半導体基板8の表面内
に抵抗6用のN+拡散層14以外に2つのN+拡散層1
2、13が設けられており、このN+拡散層12、13
間のフィールド上の酸化膜16の厚さによって決まるフ
ィールド反転電圧によってフィールドトランジスタ11
によるクランプ電圧が決まるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
7、図8に示す従来例では、P型半導体基板8の不純物
濃度によって決まるブレーク電圧でしかサージ電圧のク
ランプができないため、内部回路7のゲート耐圧がその
ブレーク電圧以下の場合は効果がないとともに、ブレー
ク電圧(従ってクランプ電圧)の設定が難しいという欠
点があった。
【0006】また、図9、図10に示す従来例ではフィ
ールド上の酸化膜16の厚さによって決まるフィールド
反転電圧でしかサージ電圧のクランプができないため内
部のゲート耐圧がそれ以下の場合は効果がない。しか
も、このフィールドトランジスタ11はMOS型トラン
ジスタであるためサージ電流を効果的に多く吸収するた
めには大きな面積を必要とするという欠点があった。
【0007】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であって、サージ電圧に対するクランプ電圧の設定が容
易であるとともにクランプ電圧を任意の値に設定できる
IC静電破壊保護装置を提供することを目的とする。本
発明は、また、小スペースで吸収電流を大きくできるI
C静電破壊保護装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明では、電源ラインとグランド間のサージ電圧か
ら集積回路装置の内部回路を保護するため前記電源ライ
ンとグランド間にツエナーダイオードを有する静電破壊
装置において、半導体基板の表面内に設けられる逆導電
型の半導体層を絶縁層によって分割するとともに前記絶
縁層のパターン寸法によってツエナーダイオードのクラ
ンプ電圧を決めるようにしている。
【0009】また、本発明では、電源ラインとグランド
間のサージ電圧からCMOS半導体装置の内部回路を保
護するために前記電源ラインとグランド間にツエナーダ
イオードを有する静電破壊保護装置において、前記ツナ
ーダイオードに直列に抵抗を接続するとともに前記CM
OS半導体装置内にコレクタとエミッタを介して電源ラ
インとグランド間に接続される寄生的なバイポーラトラ
ンジスタを形成し、該バイポーラトランジスタのベース
を前記ツエナーダイオードと抵抗の接続中点に接続して
ツエナーダイオードのONによってバイポーラトランジ
スタがONするようにしている。
【0010】
【作用】前者の構成によると、逆導電体層を分割する絶
縁体層のパターン寸法によってツエナーダイオードのブ
レーク電圧(クランプ電圧)が決まるが、その絶縁層の
パターン寸法は任意に設定することが可能であり、従っ
てクランプ電圧も内部回路のゲート耐圧以下になるよう
にできる。
【0011】また、後者の構成によると、ツエナーダイ
オードがONすれば、それに伴って寄生のバイポーラト
ランジスタもONするが、このバイポーラトランジスタ
は同一面積のMOSトランジスタ等に比し大きな電流を
吸収するので、サージ電圧吸収の効率がよい。
【0012】
【実施例】本発明を実施した図1において、従来例と同
一の部分は同一の符号を付してある。同図(c)におけ
るツエナーダイオード30は同図(a)に示すようにP
型の半導体基板8の表面内に形成されるカソード領域の
+拡散層がLOCOSによる絶縁層20で分割して2
つのN+拡散層21a、21bとなっている。絶縁層2
0のパターン寸法を変化させることによりN+拡散層2
1a、21b間の距離xを変化させ、それによって両拡
散間耐圧を所定の値とする。
【0013】即ち、ツエナーダイオード30のブレーク
電圧(クランプ電圧)は距離xに依存し、この距離xは
絶縁層20のパターン寸法によって制御できるため種々
のクランプ電圧を設定することができるので、この構造
の保護装置は適用範囲が広いといえる。また、絶縁層2
0のパターンの形成は1つのマスク(LOCOSマス
ク)で可能であるため簡単である。
【0014】また、そのマスク合わせの際に、マスクず
れが生じてマスクが所定位置より左又は右に移動して
も、2つのN+拡散層21a、21b間の距離は変わら
ないので、マスクずれによるクランプ電圧のバラツキが
生じるといったこともない。図11(b)では同図
(a)の状態に対し更に絶縁層22とアルミニウム電極
24、35を施している。
【0015】次に、図2はCMOSの半導体装置におい
て、寄生のバイポーラトランジスタを形成したものを示
している。このバイポーラトランジスタは図3に示すよ
うに利用される。即ち、図3において、電源ライン1と
グランドライン2との間に前記バイポーラトランジスタ
Trを接続して電源ライン1のサージ電流を、このバイ
ポーラトランジスタTrを使って吸収する。このためバ
イポーラトランジスタTrのベースは抵抗R1とツエナ
ーダイオード30との接続中点31に接続される。
【0016】ツエナーダイオード30に絶縁層20のパ
ターン寸法で決まる耐圧より低い電源・グランド間に電
圧が印加されている場合は抵抗R1には電流が流れない
ためトランジスタTrはカットオフし、トランジスタT
rには電流は流れない。しかし、電源ライン1にサージ
パルスが印加されるとツエナーダイオード30にかかる
電圧が前記耐圧を超えるためツエナーダイオード30が
導通し、抵抗R1に電流が流れ始める。このため、トラ
ンジスタTrのベース電流が供給されることになるため
トランジスタTrはターンオンし、サージパルスによる
電流を吸収する。
【0017】図2において、P型の半導体基板8に対し
Nウエル40が形成される。このNウエル40はCMO
S41内のNウエルと同一の工程で形成される。両端の
+拡散層41、42は基板8の接続用である。Nウエ
ル40内のN+拡散層43、44は端子であり、P+層4
5は寄生のバイポーラトランジスタTrのエミッタ領域
を成す。また、Nウエルはベースを成し、基板8はコレ
クタを成す。この例ではバイポーラトランジスタTrは
PNPトランジスタとなっている。
【0018】次に、図4は図2の構成を採り入れた図3
の装置の平面図であり、図5はそのA−A’線断面図、
図6はB−B’線断面図である。これらの図において、
斜線部分はアルミニウム配線を示し、その斜線中の四角
形はいずれもコンタクトホールを表わしている。図5、
図6には上述した寄生のバイポーラトランジスタTrの
構造が示されており、図6では特に抵抗R1も示されて
いる。この抵抗R1はNウエル40自身の抵抗でまかな
われている。抵抗R1の一端はコンタクトホール50を
通して電源ライン用の配線51に接続され、他端はNウ
エル40の内部においてバイポーラトランジスタTrの
ベースと結合している。
【0019】52は集積回路装置の内部回路へつながる
配線であり、この配線52にコンタクトホール53を介
してNウエル40中の第2抵抗R2のの一端が接続さ
れ、R2の他端はPNPトランジスタからのコンタクト
ホール54を介して電源ライン51に接続されている。
【0020】ツエナーダイオード30は図4において、
点線30’で囲った部分に存する。点線60部分は基板
8へ接続される部分であり、そのアルミニウム配線はグ
ランドライン2を形成する。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ツ
エナーダイオードを成す逆導電体層を分割する絶縁体層
のパターン寸法によってツエナーダイオードのブレーク
電圧(クランプ電圧)が決まるが、その絶縁層のパター
ン寸法は任意に設定することが可能であるので、内部回
路の耐圧が集積回路によって異なっている場合であって
も、保護用のクランプ電圧を確実にそれより低く設定で
きるという効果がある。
【0022】また、ツナーダイオードに直列に抵抗を接
続するとともに前記CMOS半導体装置内にコレクタと
エミッタを介して電源ラインとグランド間に接続される
寄生的なバイポーラトランジスタを形成し、該バイポー
ラトランジスタのベースを前記ツエナーダイオードと抵
抗の接続中点に接続してツエナーダイオードのONによ
ってバイポーラトランジスタがONするように構成によ
ると、このバイポーラトランジスタは同一面積のMOS
トランジスタ等に比し大きな電流を吸収するので、サー
ジ電圧吸収の効率がよいという効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施したICの静電破壊保護装置を示
す図。
【図2】本発明の他の実施例の一部の構造を示す図。
【図3】本発明の他の実施例の回路図。
【図4】前記他の実施例の平面図。
【図5】図4のA−A’線断面図。
【図6】図4のB−B’線断面図。
【図7】従来例の回路図。
【図8】その構造図。
【図9】他の従来例の回路図。
【図10】その構造図。
【符号の説明】
1 電源ライン 2 グランドライン 21a、21b 逆導電型の半導体層 30 ツエナーダイオード 31 接続中点 Tr 寄生のバイポーラトランジスタ R1 抵抗

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源ラインとグランド間のサージ電圧から
    集積回路装置の内部回路を保護するため前記電源ライン
    とグランド間にツエナーダイオードを有する静電破壊保
    護装置において、 半導体基板の表面内に設けられる逆導電型の半導体層を
    絶縁層によって分割するとともに前記絶縁層のパターン
    寸法によってツエナーダイオードのクランプ電圧を決め
    て成ることを特徴とするICの静電破壊保護装置。
  2. 【請求項2】電源ラインとグランド間のサージ電圧から
    CMOS半導体装置の内部回路を保護するために前記電
    源ラインとグランド間にツエナーダイオードを有する静
    電破壊保護装置において、 前記ツナーダイオードに直列に抵抗を接続するとともに
    前記CMOS半導体装置内にコレクタとエミッタを介し
    て電源ラインとグランド間に接続される寄生的なバイポ
    ーラトランジスタを形成し、該バイポーラトランジスタ
    のベースを前記ツエナーダイオードと抵抗の接続中点に
    接続してツエナーダイオードのONによってバイポーラ
    トランジスタがONするように構成したことを特徴とす
    るICの静電破壊保護装置。
JP4291364A 1992-10-29 1992-10-29 Icの静電破壊保護装置 Pending JPH06140576A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7889467B2 (en) 2005-05-30 2011-02-15 Rohm Co., Ltd. Protection circuit, and semiconductor device and light emitting device using such protection circuit
JP2013073993A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Semiconductor Components Industries Llc 半導体装置
JP2013073992A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Semiconductor Components Industries Llc 半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9548292B2 (en) 2011-09-27 2017-01-17 Semiconductor Components Industries, Llc Circuit including a resistive element, a diode, and a switch and a method of using the same

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