JPH06232346A - 静電放電保護用回路および構造 - Google Patents

静電放電保護用回路および構造

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JPH06232346A
JPH06232346A JP5243288A JP24328893A JPH06232346A JP H06232346 A JPH06232346 A JP H06232346A JP 5243288 A JP5243288 A JP 5243288A JP 24328893 A JP24328893 A JP 24328893A JP H06232346 A JPH06232346 A JP H06232346A
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JP5243288A
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Steven E Marum
イー.マラム スチーブン
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Texas Instruments Inc
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    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電放電に対する保護用の回路および構造を
提供する。 【構成】 第1バイポーラトランジスタ(Q1)は、第
1ノード(12)に電気的に結合されたコレクタと、第
2ノードに電気的に結合されたベースと、第3ノード
(14)に電気的に結合されたエミッタとを有する。第
2バイポーラトランジスタ(Q2)は、コレクタと、第
2ノードに電気的に結合されたベースと、第1ノードに
電気的に結合されたエミッタとを有する。この第2バイ
ポーラトランジスタ(Q2)は、第1ノード(12)が
第3ノード(14)に関するスレッシュホールド電圧に
到達した時に応答して、第1バイポーラトランジスタ
(Q1)のベースにベース電流を供給する。この結果、
この第1バイポーラトランジスタ(Q1)によって、こ
のベース電流に応答して、第1ノード(12)および第
2ノード(14)間に電流を流すようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、概して電子回路に関
し、特に、静電放電保護用の回路および構造に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】電子工学分野において、入力保護回路は
重要な要素である。極めて小型で繊細なデバイス構造
は、高電圧に対して極めて敏感なもので、この高電圧
は、人体からの静電放電(“ESD”と称す)によって
発生するものである。電子回路がパーツに組込まれた場
合に、このような静電放電によってこのパーツが破壊さ
れたり、このパーツの品質または容量を低下/減少させ
てしまう。例えば、静電放電によって極めて高い電圧が
発生され、この高電圧によって、高密度の相補型金属酸
化物(CMOS)電界効果トランジスタの薄いゲート酸
化物および短かいチャネルデバイスが急激に破壊されて
しまう。
【0003】従来の技術では、このような悪影響を回避
するために、静電放電を消す技術が開発されている。し
かし乍ら、代表的な従来の技術では極めて高いスレッシ
ュホールドトリガー電圧を利用している。高いスレッシ
ュホールドトリガー電圧は、n−チャネル電界効果トラ
ンジスタのような電子回路上の所定のデバイスを適切に
保護するには、しばしば不十分なものとなってしまう。
また、このような高いスレッシュホールドトリガー電圧
を低下させる或る種の従来技術では、上述の問題点の代
りに別の問題点、例えば、半導体製造領域の大部分を占
有してしまうという問題を生じていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、低いスレッシ
ュホールドトリガー電圧を有するような静電放電保護用
の回路および構造が望まれている。また、電界効果トラ
ンジスタを保護するような静電放電保護用回路および構
造が望まれている。更に、僅かな半導体製造領域を占有
する静電放電保護回路および構造が望まれている。
【0005】
【課題を解決するための手段】静電放電に対する保護用
の回路および構造において、第1バイポーラトランジス
タは、第1ノードに電気的に結合されたコレクタと、第
2ノードに電気的に結合されたベースと、第3ノードに
電気的に結合されたエミッタとを有する。第2バイポー
ラトランジスタは、コレクタと、第2ノードに電気的に
結合されたベースと、第1ノードに電気的に結合された
エミッタとを有する。この第2バイポーラトランジスタ
は、第1ノードが第3ノードに関連するスレッシュホー
ルド電圧に到達した時に応答して、第1バイポーラトラ
ンジスタのベースにベース電流を供給する。この結果、
この第1バイポーラトランジスタによって、このベース
電流に応答して、第1ノードおよび第2ノード間に電流
を流すようにする。
【0006】
【作用】本発明によれば、低いスレッシュホールドトリ
ガー電圧を有した静電放電保護用回路および装置が得ら
れる利点がある。
【0007】また、本発明によれば、電界効果トランジ
スタを保護する静電放電保護用回路および装置が得られ
る利点がある。
【0008】また、本発明によれば、僅かな半導体製造
領域を占有する静電放電保護用回路および装置が得られ
る利点がある。
【0009】
【実施例】本発明の好適実施例およびその効果は、図面
の図1〜図6を参照することによって最良状態で理解で
きるものである。また、これら種々の図面において、類
似部分および対応部分については同様の番号が採用され
ている。
【0010】図1は、本発明の第1の好適実施例によ
る、静電放電に対する保護用回路の概念図であり、通
常、参照番号10で表示されている。nチャネル電界効
果トランジスタN1のドレインを出力パッド12に接続
する。このトランジスタN1のソースを電圧基準ノード
14に接続する。更に、このトランジスタN1のゲート
を、出力パッド12に現われるESD(静電放電)パル
スから保護すべきデバイスの他の回路に接続する。
【0011】この出力パッド12を、更に、npnバイ
ポーラトランジスタQ1のコレクタに接続すると共に、
トランジスタQ2のコレクタ及びエミッタにも接続す
る。トランジスタQ1のエミッタを上記の電圧基準ノー
ド14に接続する。トランジスタQ1のベースをトラン
ジスタQ2のベースに接続すると共に、ESDパルスに
対して保護すべきデバイスの他の回路にも接続する。ま
た、この代りに、トランジスタQ2のコレクタを浮かせ
ることも可能である。
【0012】一般に、トランジスタN1は、約6.9〜
8Vの、ドレイン−ソースブレークダウン(降伏)電圧
(“BVds”と称す)を有している。これと比較する
と、トランジスタQ1は、約12〜15Vと、より高い
ブレークダウン電圧を有している。本発明における重要
な点は、トランジスタQ2が逆バイアスされたエミッタ
・ベース接合として動作することである。出力パッド1
2にESDパルスが印加されている間に、このパッド1
2の電圧がトランジスタQ1の12〜15Vのブレーク
ダウン電圧に到達する前においても、トランジスタQ2
が有効にブレークダウンし、更に、これによってトラン
ジスタQ1のベースへドライブ電流を供給するようにな
る。
【0013】このような方法で、トランジスタQ2から
トランジスタQ1のベースへ、ドライブ電流が供給され
ることによって、この大きなESD電流の大部分がトラ
ンジスタN1の代りに、出力パッド12からトランジス
タQ1へ流れるようになる。トランジスタQ1の最大電
流は、少なくとも約5〜6Aであるので、このトランジ
スタQ1は、ESDパルスからの大電流を導通させるこ
とによってはダメージを受けない。一般に、このESD
パルスによる電流は、2KV人体モデル(“HBM”と
称す)のテストに対して約1.3Aである。更にまた、
トランジスタQ1は、それをブレークダウンさせるのに
他に必要かもしれない。出力パッド12に大きな電圧の
オーバシュートが現われる前に、導通を開始するが、ま
た、このような大電圧のオーバシュートは、ESDパル
スの速いdv/dtから得られる容量性トリガ動作に依
存した従来技術で発生するものでもあろう。本発明の利
点によれば、この静電放電保護回路10は、ESDパル
スのdv/dtに対して感応しないことである。
【0014】トランジスタQ2が存在しなければ、ES
Dパルスが印加されている間、トランジスタN1は、残
りのトランジスタQ1がブレークダウンして導通する前
に、ブレークダウンし、導通するはずである。その理由
は、このトランジスタN1のブレークダウン電圧は、ト
ランジスタQ1のそれより低いからである。このような
状況の下では、出力パッド12は、トランジスタQ1を
ブレークダウンするのには不十分な低い電圧値に、実質
的にクランプされるようになる。トランジスタQ1をブ
レークダウンさせることに失敗すると、1.3アンペア
のESD電流の大部分が、トランジスタQ1の代りに、
このトランジスタN1を通って流れる。トランジスタN
1の最大電流は、約0.1〜0.2A程度の低い値であ
るので、このような大きなESD電流によって、このト
ランジスタN1をほぼ確実にオーバーヒートさせてしま
う。この結果、このトランジスタN1は、それ自身のポ
リシリコン層の下で、ドレイン・ソース短絡路によって
破壊されてしまう。
【0015】図2は、トランジスタQ1を流れる電流
(“ICLAMP ”)を示すグラフで、この電流は出力パッ
ド12における電圧(“VPAD ”)の関数として変化す
る。特に、出力パッド12における電圧が通常の動作電
圧範囲内の場合には、トランジスタQ2は実質的にオフ
(非導通)となる。BiCMOS回路においては、通常
の動作電圧範囲は、約5.5Vまでである。図2の曲線
Aに示すように、出力パッド12の電圧が(BVebQ2
+VbeQ1)≒(5.5+0.8)≒6.3Vに達した
のに応答して、トランジスタQ2は、トランジスタQ1
のベースへドライブ電流を供給する。ここで、記号BV
ebQ2は、トランジスタQ2のエミッタ・ベース間のブ
レークダウン電圧であり、更に、記号VbeQ1は、トラ
ンジスタQ1のベース・エミッタ電圧である。従って、
出力パッド12の電圧が約6.3Vに達したのに応答し
て、トランジスタQ1は、トランジスタN1のドレイン
・ソースブレークダウン電圧BVdsより低いレベル
に、出力パッド12の電圧を実質的にクランプするよう
になる。一般に、トランジスタN1は約6.9〜8Vの
ブレークダウン電圧BVdsを有しているので、トラン
ジスタQ1は、1.3アンペアのESD電流の大部分を
導通させることによって、このトランジスタN1を保護
している。
【0016】トランジスタQ1を流れる電流が増加する
と、保護回路10の抵抗のために、出力パッド12の電
圧は徐々に増大することを、図2の曲線Bによって表わ
している。結局、トランジスタQ1を流れる電流は、出
力パッド12における電圧がトランジスタN1のブレー
クダウン電圧BVdsに到達する点まで増大するだろ
う。図2の曲線Bで示されているように、出力パッド1
2の電圧が、トランジスタQ1の導通開始に応答して、
先ず、降下した場合には、より良好なESD(静電放
電)保護が得られるようになる。このように、トランジ
スタQ1の導通開始に応答して、出力パッド12の電圧
を初期に低下させて、出力パッド12の電圧が最終的に
トランジスタN1のブレークダウン電圧BVdsに達す
る前に、大電流をトランジスタQ1に流すことが可能と
なる。
【0017】図2の曲線Bのような特性を実現するため
に、図3に示したように、この保護回路10に、更にp
npバイポーラトランジスタQ3を設けて変形すること
もできる。このトランジスタQ3のベースおよびエミッ
タをトランジスタQ1のコレクタに接続する。このトラ
ンジスタQ3のコレクタをトランジスタQ1のベースに
接続する。これらトランジスタQ1およびQ3は、協動
して、破線20で包囲したシリコン制御型整流器(“S
CR”と称す。即ち、サイリスタ)を構成する。
【0018】図2の曲線Bおよび図3の保護回路10に
おいて、出力パッド12の電圧が(BVebQ2+Vbe
Q1)≒(5.5+0.8)≒6.3Vに到達するのに応
答して、トランジスタQ2によって、トランジスタQ1
のベースにドライブ電流が供給され、この結果、SCR
20が導通を開始する。図2の曲線Bで表わしたよう
に、SCR20が導通し始めた後に、出力パッド12の
電圧は、(VonQ3+VbeQ1)≒(0.2〜0.4+
0.8)≒(1.0〜1.2)Vまで急激に低下する
(または、(VebQ3+VonQ1)≒(0.8+0.2
〜0.4)≒(1.0〜1.2)Vまで低下)。ここ
で、記号VonQ3は、トランジスタQ3のエミッタ・コ
レクタ電圧であり、また、記号VbeQ1は、トランジス
タQ1のベース・エミッタ電圧である。このSCR20
の保持電流は比較的高い(約0.5A)ので、出力パッ
ド12によって、通常の回路動作中に、ラッチ動作を実
質的に回避することができる。
【0019】図4は、図1の静電放電保護回路10に対
する構造30の断面図である。好都合に、この構造30
は、半導体製造領域の一部分において僅かな部分だけ占
有している。その理由は、トランジスタQ1が、出力デ
バイスおよびESDクランプの両者として作用している
からである。この構造30を形成するに当り、過度にド
ープしたN+ 埋設層34を、軽度にドープしたP- 基板
32中にパターン化して形成する。このN+ 埋設層34
を形成した後に、軽度にドープしたN- 型エピタキシャ
ル半導体層36を、このN+ 埋設層34上に成長させ
て、P- 基板32の被覆されていない領域にも成長させ
る。
【0020】次に、硬いマスク酸化物(図示せず)を堆
積し、パターン化し、更にエッチング処理することによ
って、薄いLOCOS二酸化シリコンフィールド(“酸
化フィールド”)領域38と40とを、何処に成長させ
るかを規定する。この代りに、これら酸化フィールド領
域38と40とを、二酸化シリコン以外の、他の適当な
絶縁性材料で形成することもできる。これら酸化フィー
ルド領域38と40とを成長させると共に、硬い酸化物
マスクを取り除いた後で、過度にドープしたN + 領域4
2と44とをパターン化すると共に、拡散またはインプ
ランテーション方法によって、N- 型エピタキシャル半
導体層36中に、酸化フィールド領域38と40のそれ
ぞれに対して自己整合的に形成する。その結果、これら
+ 領域42,44はN+ 埋設層34と接触するように
なる。図4で示したように、軽度にドープしたP- ウエ
ル46が、N- 型エピタキシャル半導体層36中にパタ
ーン化すると共にインプランテーションされる。過度に
ドープしたP+ 領域48および過度にドープしたN+
域50,52,54,56を、P- ウエル46中に、拡
散またはインプランテーションによって、パターン化し
て形成する。
【0021】トランジスタQ1のエミッタがN+ 領域5
2,54によって得られる。このトランジスタQ1のベ
ースがP- ウエル46およびP+ 領域48によって得ら
れる。更に、このトランジスタQ1のコレクタが、N-
型エピタキシャル半導体層36およびN+ 埋設層34と
+ 領域42,44と協動して得られる。
【0022】トランジスタQ2のエミッタがN+ 領域5
0と56とによって得られる。このトランジスタQ2の
ベースがP- ウエル46およびP+ 領域48によって得
られる。更に、このトランジスタQ2のコレクタが、N
+ 型エピタキシャル半導体層36およびN+ 埋設層34
とN+ 領域42,44と協動して得られる。
【0023】図4において、これら半導体領域とのメタ
ルコンタクト(金属接点)が、明瞭にする目的のみのた
めに、線図的に表わされている。N+ 領域42,44,
50および56が出力パッド12に電気的に接触してい
る。N+ 領域52と54とが電圧基準ノード14に電気
的に接続している。また、P+ 領域48が、ESDパル
スに対して保護すべきデバイスの他の回路に電気的に接
続している。従って、この静電放電用保護構造30は、
トランジスタQ1と同じ方法で外部的にインターフェイ
スされる。
【0024】図3で示したような保護回路10による、
図2に示した曲線Bの特性を実現するために、この構造
30を図5の平面図で示したように変形する。図6は、
図5のライン6−6にほぼ沿った、この図の構造30の
斜視図である。図5および図6で示したように、軽度に
ドープしたP- 領域62,64,66および68を、N
- 型エピタキシャル半導体層36中にパターン化すると
共に形成する。また、過度にドープしたP+ 領域70,
72,74および76を、P- 領域62,64,66お
よび68のそれぞれ中に、パターン化して形成する。
【0025】トランジスタQ3のエミッタが、P- 領域
62,64,66および68と、P + 領域70,72,
74および76とによって得られる。このトランジスタ
Q3のベースが、N+ 埋設層34とN+ 領域42,44
と一緒にN+ 型エピタキシャル半導体層36によって得
られる。また、このトランジスタQ3のコレクタが、P
+ 領域48と一緒にP- 領域46によって得られる。特
に、間隔“A”を変化させることによって保持電流を調
整できる。この間隔“A”が減少すると、保持電流が増
大する。
【0026】図5において、明瞭にする目的のみのため
に、半導体領域へのメタルコンタクトが線図的に表わさ
れている。P+ 領域70,72,74および76が、N
+ 領域42,44,50および56のように、出力パッ
ド12に電気的に接続する。図4で示したように、図5
および図6に表示した構造30は、トランジスタQ1と
同一方法で、外部的にインターフェイスする。
【0027】図4〜図6において、N+ 領域50と56
を形成すると共に、これら領域50,56をN+ 領域4
2と44とに電気的に接続させることによって、トラン
ジスタQ2を、予じめ存在しているトランジスタQ1用
の構造中へ容易に組込むことができる。このトランジス
タQ1用の既存の構造において、N+ 領域42,44へ
のメタルクコンタクトは、すでに比較的広くなってお
り、これによって電流を搬送するルールに適合する。こ
の結果として、このような既存の構造へトランジスタQ
2を組込んだとしても半導体形成領域を大幅に増大させ
ることにはならない。
【0028】また、図5および図6において、トランジ
スタQ3を、P+ 領域70,72,74,76と一緒に
- 領域62,64,66,68を形成することによっ
て、トランジスタQ1用の既存の構造内に容易に組込む
ことができる。トランジスタQ1用の既存の構造におい
て、N+ 領域42と44とは、すでに、最小レイアウト
ルールより大きなものとなっており、これによって、ト
ランジスタQ1の通常の動作電流を搬送する比較的広い
メタルコンタクトが構成される。P- 領域62,64,
66,68およびP+ 領域70,72,74,76を、
この既存の広いメタルコンタクトの下側に容易に形成で
きると共に、これらに対して、容易に接続できる。従っ
て、このような既存の構造へのトランジスタQ3の組込
みによって、半導体製造領域が大幅に増大することはな
い。
【0029】更にまた、既存のサイズの大きいN+ 領域
42および44によって、SCR20の抵抗値を減少さ
せることができるという利点がある。この理由は、トラ
ンジスタQ3のベースと、トランジスタQ1のコレクタ
との両方が、N+ 埋設層34およびN- 型エピタキシャ
ル半導体層36と一緒に、N+ 領域42,44とによっ
て得られるからである。
【0030】特に、トランジスタQ3のエミッタが、4
個の独立したP- 領域62,64,66,68(P+
域70,72,74,76と一緒に)が得られると共
に、トランジスタQ2のエミッタが、N+ 領域50,5
6によって得られる。これらN + 領域50,56は、N
+ 領域52,54に比べて相当短かいものである。
【0031】
【発明の効果】図5および図6で示したように、このよ
うな構造を有して、トランジスタQ3のエミッタを、ト
ランジスタQ1のエミッタ(N+ 領域52,54によっ
て得られた)に対して更に、近接して配置でき、この結
果、SCR20を構成するトランジスタQ1とQ3との
間で更に相互作用が確立できるようになる。
【0032】本発明及びその効果を詳細に説明したが、
ここで、特許請求の範囲により定められる本発明の技術
的思想及び範囲から逸脱することなく、種々の変更、代
替及び置換を行うことができる。
【0033】以上の説明に関して、更に以下の項を開示
する。
【0034】(1)第1ノードに電気的に結合されたコ
レクタと、第2ノードに電気的に結合されたベースと、
第3ノードに電気的に結合されたエミッタとを有する第
1バイポーラトランジスタと;コレクタと、前記第2ノ
ードに電気的に結合されたベースと、前記第1ノードに
電気的に結合されたエミッタとを有する第2バイポーラ
トランジスタとを具備し、この第2バイポーラトランジ
スタは、前記第1ノードが前記第3ノードに関するスレ
ッシュホールド電圧に到達したことに応答して、前記第
1バイポーラトランジスタのベースに対してベース電流
を供給し、この結果、このベース電流に応答して、前記
第1バイポーラトランジスタによって、前記第1および
第3ノード間に電流を流すようにしたことを特徴とする
静電放電保護用回路。
【0035】(2)前記第2バイポーラトランジスタ
は、ブレークダウン(降伏)に対して逆バイアスされた
エミッタ・ベース接合として作動すると共に、前記第1
ノードが前記スレッシュホールド電圧に到達したことに
応答して前記ベース電流を供給するようにしたことを特
徴とする第1項記載の保護回路。
【0036】(3)前記スレッシュホールド電圧が、前
記第1バイポーラトランジスタのブレークダウン電圧よ
り低いことを特徴とする第1項記載の保護回路。
【0037】(4)更に、ゲートと、前記第1ノードに
電気的に結合した第1ソース/ドレイン領域と、前記第
3ノードに電気的に結合した第2ソース/ドレイン領域
とを有するn−チャネル電界効果トランジスタを備え、
前記スレッシュホールド電圧が、前記第1ソース/ドレ
イン領域と前記第2ソース/ドレイン領域との間での前
記n−チャネル電界効果トランジスタのブレークダウン
電圧より低いことを特徴とする第3項記載の保護回路。
【0038】(5)前記第1バイポーラトランジスタの
ブレークダウン電圧が前記n−チャネル電界効果トラン
ジスタのブレークダウン電圧より高いことを特徴とする
第4項記載の保護回路。
【0039】(6)前記第1ノードを出力パッドに電気
的に結合したことを特徴とする第1項記載の保護回路。
【0040】(7)前記第2ノードを、静電放電に対し
て保護すべき回路に電気的に結合させたことを特徴とす
る第1項記載の保護回路。
【0041】(8)前記スレッシュホールド電圧を、前
記保護すべき回路の通常動作電圧より高くしたことを特
徴とする第7項記載の保護回路。
【0042】(9)前記第3ノードに電圧基準ノードを
設けたことを特徴とする第1項記載の保護回路。
【0043】(10)前記第2バイポーラトランジスタ
のコレクタをフローティング(浮遊)状態としたことを
特徴とする第1項記載の保護回路。
【0044】(11)前記第2バイポーラトランジスタ
のコレクタを前記第1ノードに電気的に結合したことを
特徴とする第1項記載の保護回路。
【0045】(12)前記第1バイポーラトランジスタ
に第1npnバイポーラトランジスタを設け、更に、前
記第2バイポーラトランジスタに第2npnバイポーラ
トランジスタを設けたことを特徴とする第1項記載の保
護回路。
【0046】(13)更に、前記第1ノードに電気的に
結合されたエミッタと、前記第1ノードに電気的に結合
されたベースと、前記第2ノードに電気的に結合された
コレクタとを有するpnpバイポーラトランジスタを設
けたことを特徴とする第12項記載の保護回路。
【0047】(14)前記第1バイポーラトランジスタ
と、前記pnpバイポーラトランジスタとが一緒になっ
てシリコン制御型整流器を構成し、これによって前記第
1ノードの電圧が、前記第1バイポーラトランジスタが
前記第1および第2ノードの間で電流を流し始めること
に応答して、初期に低下するようにしたことを特徴とす
る第13項記載の保護回路。
【0048】(15)第1導電型を有する第1半導体層
と;この第1導電型とは反対の第2導電型を有し、この
第1半導体層の上に配置された、過度にドープされた半
導体層と;この第2導電型を有すると共に面を有し、こ
の過度にドープされた半導体層上に配置された第2半導
体層と;前記第2導電型を有し、前記面内に横方向に形
成されて、前記過度にドープされた半導体層に接触し、
且つ、第1ノードに電気的に結合された第1および第2
の過度にドープされた領域と;前記第1導電型を有し、
更に、前記面内に横方向に形成することによって前記第
1および第2の過度にドープした領域間に間挿される軽
度にドープされた領域と;前記第2導電型を有し、前記
軽度にドープされた領域内に横方向に形成されると共に
前記第1ノードに電気的に結合された第3および第4の
過度にドープされた領域と;前記第2導電型を有し、前
記軽度にドープされた領域内に横方向に形成されて、前
記第3および第4の過度にドープされた領域間に間挿さ
れた第5および第6の過度にドープされた領域と;更
に、前記第1導電型を有し、前記軽度にドープされた領
域内に横方向に形成されて、前記第5および第6の過度
にドープされた領域間に介挿され、且つ、第2ノードに
電気的に結合された第7の過度にドープされた領域とを
備え、前記第5および第6の過度にドープされた領域を
第3ノードに電気的に結合したことを特徴とする静電放
電保護用構造。
【0049】(16)第1のバイポーラトランジスタの
エミッタを前記第5および第6の過度にドープした領域
によって形成し、この第1のバイポーラトランジスタの
ベースを前記軽度にドープした領域と前記第7の過度に
ドープした領域とによって形成し、およびこの第1のバ
イポーラトランジスタのコレクタを前記過度にドープし
た半導体層と、前記第2半導体層と、前記第1および第
2の過度にドープした領域とによって形成したことを特
徴とする第15項記載の保護構造。
【0050】(17)第2のバイポーラトランジスタの
エミッタを前記第3および第4の過度にドープした領域
によって形成し、この第2のバイポーラトランジスタの
ベースを前記軽度にドープした領域と前記第7の過度に
ドープした領域とによって形成し、および、この第2の
バイポーラトランジスタのコレクタを前記過度にドープ
した半導体層と、前記第2半導体層と、前記第1および
第2の過度にドープした領域とによって形成したことを
特徴とする第16項記載の保護構造。
【0051】(18)前記第2のバイポーラトランジス
タによって、前記第1ノードが前記第3ノードに関する
スレッシュホールド電圧に到達したことに応答して、前
記第1のバイポーラトランジスタのベースにベース電流
を供給するようにし、この結果前記第1のバイポーラト
ランジスタは、このベース電流に応答して、前記第1お
よび第3ノードの間で電流を流すようにしたことを特徴
とする第17項記載の保護構造。
【0052】(19)前記第2バイポーラトランジスタ
は、ブレークダウン(降伏)に対して逆バイアスされた
エミッタ・ベース接合として作動すると共に、前記第1
ノードが前記スレッシュホールド電圧に到達したことに
応答して前記ベース電流を供給するようにしたことを特
徴とする第18項記載の保護構造。
【0053】(20)前記スレッシュホールド電圧が、
前記第1バイポーラトランジスタのブレークダウン電圧
より低いことを特徴とする第18項記載の保護構造。
【0054】(21)前記第1ノードを出力パッドに電
気的に結合したことを特徴とする第15項記載の保護構
造。
【0055】(22)前記第2ノードを、静電放電に対
して保護すべき回路に電気的に結合させたことを特徴と
する第15項記載の保護構造。
【0056】(23)前記第3ノードに電圧基準ノード
を設けたことを特徴とする第15項記載の保護構造。
【0057】(24)更に、少なくとも1つの追加の第
1の軽度ドープした領域を設け、この第1の領域は、前
記第1の過度ドープした領域と前記第5の過度ドープし
た領域との間に介挿すべき前記面内に横方向に形成され
ると共に、前記第1導電性タイプを有し;および少なく
とも1つの追加の第2の軽度ドープした領域を設け、こ
の第2の領域は、前記第2の過度にドープした領域と前
記第6の過度にドープした領域との間に介挿すべき前記
面内に横方向に形成されると共に、前記第1導電性タイ
プを有し、これら第1および第2の追加の軽度ドープし
た領域の各々は、前記第1の導電性タイプを有すると共
に、前記第1ノードに電気的に結合され、この中に形成
された、対応の過度にドープした領域を有することを特
徴とする第15項記載の保護構造。
【0058】(25)前記第1導電性タイプがPであ
り、且つ、前記第2導電性タイプがNであり;第1のn
pnバイポーラトランジスタのエミッタを前記第5およ
び第6の過度にドープした領域によって形成し、この第
1のnpnバイポーラトランジスタのベースを前記軽度
にドープした領域と、前記第7の過度にドープした領域
とによって形成し、およびこの第1のnpnバイポーラ
トランジスタのコレクタを、前記過度にドープした半導
体層と、前記第2半導体層と、前記第1および第2の過
度にドープした領域とによって形成し;更に、第2のn
pnバイポーラトランジスタのエミッタを前記第3およ
び第4の過度にドープした領域によって形成し、この第
2のnpnバイポーラトランジスタのベースを前記軽度
にドープした領域と、前記第7の過度にドープした領域
とによって形成し、および、この第2のnpnバイポー
ラトランジスタのコレクタを前記過度にドープした半導
体層と、前記第2半導体層と、前記第1および第2の過
度にドープした領域とによって形成したことを特徴とす
る第24項記載の保護構造。
【0059】(26)pnpバイポーラトランジスタの
コレクタを前記軽度にドープした領域および前記第7の
過度にドープした領域を形成し、このpnpバイポーラ
トランジスタのエミッタを、前記第1および第2の追加
の軽度にドープした領域の各々と、これに対応した前記
過度にドープし、この中に形成した領域によって形成
し、更に、このpnpバイポーラトランジスタのベース
を、前記過度にドープした半導体層と、前記第2半導体
層と、前記第1および第2の過度にドープした領域とに
よって形成したことを特徴とする第25項記載の保護構
造。
【0060】(27)前記第2のnpnバイポーラトラ
ンジスタによって、前記第1ノードが前記第3ノードに
関するスレッシュホールド電圧に到達したことに応答し
て、前記第1のnpnバイポーラトランジスタのベース
にベース電流を供給するようにし、この結果、前記第1
のnpnバイポーラトランジスタは、このベース電流に
応答して、前記第1および第3ノードの間で電流を流す
ようにしたことを特徴とする第26項記載の保護構造。
【0061】(28)前記第1バイポーラトランジスタ
と、前記pnpバイポーラトランジスタとが一緒になっ
てシリコン制御型整流器を構成し、これによって前記第
1ノードの電圧が、前記第1バイポーラトランジスタが
前記第1および第2ノードの間で電流を流し始めること
に応答して、初期に低下するようにしたことを特徴とす
る第27項記載の保護構造。
【0062】(29)前記シリコン制御型整流器の保持
電流を、前記第1の過度ドープした領域と前記第1の追
加の軽度にドープした領域の各々との間のスペース、お
よび前記第2の過度ドープした領域と前記第2の追加の
軽度にドープした領域の各々との間のスペースに応答し
て調整可能としたことを特徴とする請求項28記載の保
護構造。
【0063】(30)前記第2半導体層に、エピタキシ
ャル半導体層を設けたことを特徴とする第15項記載の
保護構造。
【0064】(31)前記第1半導体層は面を有し、こ
の面において、前記過度にドープした半導体層を前記第
1半導体層中に形成したことを特徴とする第15項記載
の保護構造。
【0065】(32)回路10および構造30が静電放
電に対する保護のために設けられている。第1バイポー
ラトランジスタQ1は、第1ノード12に電気的に結合
されたコレクタと、第2ノードに電気的に結合されたベ
ースと、第3ノード14に電気的に結合されたエミッタ
とを有する。第2バイポーラトランジスタQ2は、コレ
クタと、第2ノードに電気的に結合されたベースと、第
1ノードに電気的に結合されたエミッタとを有する。こ
の第2バイポーラトランジスタQ2は、第1ノード12
が第3ノード14に関するスレッシュホールド電圧に到
達した時に応答して、第1バイポーラトランジスタQ1
のベースにベース電流を供給する。この結果、この第1
バイポーラトランジスタQ1によって、このベース電流
に応答して、第1ノード12および第2ノード14間に
電流を流すようにする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による、静電放電保護用回
路の電気回路図。
【図2】本発明による、静電放電保護用回路の電流対電
圧特性のグラフ。
【図3】本発明の第2実施例による、静電放電保護用回
路の電気回路図。
【図4】図1の保護回路による、静電放電保護用の構造
の断面図。
【図5】図3の保護回路による、静電放電保護用の構造
の平面図。
【図6】図5の線6−6に沿った、図5の構造の斜視
図。
【符号の説明】
10 保護回路 12 出力パッド 14 電圧基準ノード 20 シリコン制御型整流器 30 保護構造 34 N+ 埋設層 36 N- 型エピタキシャル半導体層 38,40 酸化フィールド領域 46 P- ウエル 42,44,50,52,54,56 N+ 領域 62,64,66,68 P- 領域 70,72,74,76 N- 型領域 N1 FET Q1,Q2,Q3 バイポーラトランジスタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1ノードに電気的に結合されたコレク
    タと、第2ノードに電気的に結合されたベースと、第3
    ノードに電気的に結合されたエミッタとを有する第1バ
    イポーラトランジスタと;コレクタと、前記第2ノード
    に電気的に結合されたベースと、前記第1ノードに電気
    的に結合されたエミッタとを有する第2バイポーラトラ
    ンジスタとを具備し、 この第2バイポーラトランジスタは、前記第1ノードが
    前記第3ノードに関するスレッシュホールド電圧に到達
    したことに応答して、前記第1バイポーラトランジスタ
    のベースに対してベース電流を供給し、この結果、この
    ベース電流に応答して、前記第1バイポーラトランジス
    タによって、前記第1および第3ノード間に電流を流す
    ようにしたことを特徴とする静電放電保護用回路。
  2. 【請求項2】 第1導電型を有する第1半導体層と;こ
    の第1導電型とは反対の第2導電型を有し、この第1半
    導体層の上に配置された、過度にドープされた半導体層
    と;この第2導電型を有すると共に面を有し、この過度
    にドープされた半導体層上に配置された第2半導体層
    と;前記第2導電型を有し、前記面内に横方向に形成さ
    れて、前記過度にドープされた半導体層に接触し、且
    つ、第1ノードに電気的に結合された第1および第2の
    過度にドープされた領域と;前記第1導電型を有し、更
    に、前記面内に横方向に形成することによって前記第1
    および第2の過度にドープした領域間に間挿される軽度
    にドープされた領域と;前記第2導電型を有し、前記軽
    度にドープされた領域内に横方向に形成されると共に前
    記第1ノードに電気的に結合された第3および第4の過
    度にドープされた領域と;前記第2導電型を有し、前記
    軽度にドープされた領域内に横方向に形成されて、前記
    第3および第4の過度にドープされた領域間に間挿され
    た第5および第6の過度にドープされた領域と;更に、 前記第1導電型を有し、前記軽度にドープされた領域内
    に横方向に形成されて、前記第5および第6の過度にド
    ープされた領域間に介挿され、且つ、第2ノードに電気
    的に結合された第7の過度にドープされた領域とを備
    え、前記第5および第6の過度にドープされた領域を第
    3ノードに電気的に結合したことを特徴とする静電放電
    保護用構造。
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