JPH0653497A - 入出力保護回路を備えた半導体装置 - Google Patents

入出力保護回路を備えた半導体装置

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JPH0653497A
JPH0653497A JP3249392A JP3249392A JPH0653497A JP H0653497 A JPH0653497 A JP H0653497A JP 3249392 A JP3249392 A JP 3249392A JP 3249392 A JP3249392 A JP 3249392A JP H0653497 A JPH0653497 A JP H0653497A
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JP
Japan
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diffusion layer
mos transistor
input
drain region
breakdown voltage
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JP3249392A
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Inventor
Tetsuya Okuzumi
哲也 奥住
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】入出力保護回路におけるブレークダウン電圧を
任意に設定可能とし、ブレークダウン電圧を低くして、
外部からの過大の入力信号に対する半導体装置の保護効
果を高める。 【構成】半導体基体上に形成され、そのドレイン領域に
入出力端子が接続されたMOSトランジスタを有する入
出力保護回路において、そのドレイン領域4,6に接し
てこれらドレイン領域の導電型とは逆導電型の高濃度不
純物拡散層10,11を有する。このように逆導電型の
高濃度不純物拡散層を設けることで、入出力端子BPに
接続されたMOSトランジスタのドレイン領域における
ブレークダウン電圧を、MOSトランジスタのしきい値
電圧とは独立して設定することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は外部から印加される過大
な電気的ストレスから半導体装置を保護するための入出
力保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、MOS型半導体装置に用いられて
いる入出力保護回路として、図4に示す回路が用いられ
ている。同図において、入出力保護回路の保護素子とし
てエンハスメント型のPチャネルMOSトランジスタP
−Trを、第1の電源VDDと、入出力端子としてのボン
ディングパッドBP間に接続する。又、エンハンスメン
ト型のNチャネルMSSトランジスタN−Trをボンデ
ィングパッドBPと第2の電源である接地点GND間に
接続している。
【0003】図3はそのデバイス構造の一例を示してお
り、P型シリコン基板1にNウェル2を形成し、フィー
ルド酸化膜3で素子領域を画成する。このNウェル2内
にはP+ 拡散層4をソース・ドレインとし、ゲート5を
有するPチャネルMOSトランジスタP−Trを形成す
る。又、P型シリコン基板1にはN+ 拡散層6をソース
・ドレインとし、ゲート7を有するNチャネルMOSト
ランジスタN−Trを形成する。そして、PチャネルM
OSトランジスタP−Trのドレイン4とNチャネルM
OSトランジスタN−Trのドレイン6をそれぞれボン
ディングパッドBPに接続するとともにP型シリコン基
板1に形成される内部回路にも接続している。又、Pチ
ャネルMOSトランジスタP−Trのソース及びNウェ
ル2のコンタクト層8を第1の電源VDDに接続し、Nチ
ャネルMOSトランジスタN−Trのソース及びシリコ
ン基板1のコンタクト層9を接地点GNDに接続してい
る。
【0004】この入出力保護回路では、第1の電源VDD
に対しボンディングパッドBPに“電源電圧+|V
TP|”(VTP:PチャネルMOSトランジスタP−Tr
のしきい値電圧)以上の電圧が印加されると、Pチャネ
ルMOSトランジスタP−Trはオンし導通状態とな
る。また、“電源電圧+BVDSP ”(BVDSP :Pチャ
ネルMOSトランジスタP−Trのドレイン−ソース間
耐圧で、P+ 拡散層4の不純物濃度とP+ 拡散層4周辺
のNウェル2の不純物濃度によって決まる)以下の電圧
が印加された場合は、ボンディングパッドBPに接続さ
れているP+ 拡散層4とNウェル2間でブレークダウン
が発生し、ボンディングパッドBPと第1の電源VDD
が導通状態となる。
【0005】一方、接地点GNDに対し、ボンディング
パッドBPに“GND電圧−VTN”(VTN:N−Trの
しきい値電圧)以下の電圧が印加されると、Nチャネル
MOSトランジスタN−Trはオンし導通状態となる。
また“BVDSN ”(BVDSN:NチャネルMOSトラン
ジスタN−Trのドレイン−ソース間耐圧でN+ 拡散層
6の不純物濃度とN+ 拡散層6周辺のP型シリコン基板
1の不純物濃度によって決まる)以上の電圧が印加され
た場合は、ボンディングパッドBPに接続されているN
+ 拡散層6とP型シリコン基板1間でブレークダウンが
発生し、ボンディングパッドBPと接地点GND間が導
通状態となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の入出
力保護回路では第1の電源VDDに対してボンディングパ
ッドBPに“電源電圧+BVDSP ”以下の電圧が印加さ
れた場合と、第2の電源である接地点GNDに対してボ
ンディングパッドBPに“BVDSN ”以上の電圧が印加
された場合に、それぞれボンディングパッドBPに接続
される拡散層4,6とNウェル2、P型シリコン基板1
間でブレークダウンが発生する。このブレークダウン電
圧は、N+ 拡散層6周辺のP型シリコン基板1の不純物
濃度と、P+ 拡散層4周辺のNウェル2の不純物濃度に
依存し、これらの不純物濃度は、MOS型トランジスタ
P−Tr,N−Trのしきい値電圧の設定値によって決
められる。このため、ブレークダウン電圧を、しきい値
電圧の設定とは別に設定することができず、ブレークダ
ウン電圧を低くすることが困難となり、半導体装置の保
護を充分に図ることができないという問題がある。
【0007】本発明の目的は、ブレークダウン電圧を任
意に設定可能としてブレークダウン電圧を低くし、半導
体装置の保護効果を高めることができる入出力保護回路
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば半導体基
体上に形成され、そのドレイン領域に入出力端子が接続
されたMOSトランジスタと、このドレイン領域に接し
てこのドレイン領域の導電型とは逆導電型の高濃度不純
物拡散層を有する入出力保護回路を備えた半導体装置を
得る。
【0009】又、本発明の他の態様によれば、入出力端
子と第1の電源及び第2の電源との間にそれぞれ異なる
チャネル型のMOSトランジスタを接続し、かつ各MO
Sトランジスタのドレイン領域入出力端子に接続すると
ともに、各ドレイン領域に接してこれらドレイン領域の
導電型とは逆導電型の高濃度不純物拡散層をそれぞれ有
する入出力保護回路を備えた半導体装置を得る。
【0010】
【作用】本発明によれば、逆導電型の高濃度不純物拡散
層を設けることで、入出力端子に接続されたMOSトラ
ンジスタのドレインにおけるブレークダウン電圧を、M
OSトランジウタのしきい値電圧とは独立して設定する
ことが可能となる。
【0011】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0012】図1は本発明の第1の実施例である入出力
保護回路のデバイス断面図であり、その電気的等価回路
は図4に示したものと同じである。図1において、P型
シリコン基板1にはNウェル2を形成し、かつフィール
ド酸化膜3で素子領域を画成する。そして、Nウェル2
上にはP+ 拡散層4で構成されるソース・ドレインと、
ゲート5とでPチャネルMOSトランジスタP−Trを
構成する。又、シリコン基板1上にはN+ 拡散層6で構
成されるソース・ドレインと、ゲート7とでNチャネル
MOSトランジスタN−Trを構成している。又、Nウ
ェル2にはN+拡散層のコンタクト層8が、シリコン基
板1にはP+ 拡散層のコンタクト層9がそれぞれ形成さ
れる。
【0013】そして、入出力端子としてのボンディング
パッドBPは、PチャネルMOSトランジスタP−Tr
のドレインとしてのP+ 拡散層4と、NチャネルMOS
トランジスタN−TrのドレインとしてのN+ 拡散層6
にそれぞれ接続されると共に、同じP型シリコン基板1
に形成される内部回路(図示せず)にも接続されてい
る。これらP+ 拡散層4とN+ 拡散層6のそれぞれ下層
には、逆導電型の高濃度不純物層として、N+ 拡散層1
0及びP+ 拡散層11を形成している。
【0014】又、PチャネルMOSトランジスタP−T
rのソース及びコンタクト層8は第1の電源VDDに接続
し、NチャネルMOSトランジスタN−Trのソース及
びコンタクト層9は第2の電源としての接地点GNDに
接続している。
【0015】このN+ 拡散層10及びP+ 拡散層11を
形成することで、P+ 拡散層4と第1の電源VDD間の逆
方向耐圧と、N+ 拡散層6と接地点GND間の逆方向耐
圧とを各拡散層10,11の不純物濃度を調整すること
で任意に設定できる。つまり、各拡散層10,11の不
純物濃度を上げることで逆方向耐圧を下げ、外部から印
加される過大な電圧に対して、入出力保護回路の応答を
早くできる。したがって、各MOSトランジスタのしき
い値電圧の設定とは独立してブレークダウン電圧を設定
することができ、ブレークダウン電圧を低くして過大な
入力電圧に対する半導体装置の充分な保護を図ることが
可能となる。
【0016】図2は、本発明の第2の実施例である入出
力保護回路のデバイス断面図であり、その電気的等価回
路は図4に示したものと同じである。まず、第1の実施
例と同様にして、P型シリコン基板1にNウェル2を形
成し、かつフィールド酸化膜3で素子領域を画成する。
そして、Nウェル2上にはP+ 拡散層4で構成されるソ
ース・ドレインと、ゲート5とでPチャネルMOSトラ
ンジスタP−Trを構成する。又、シリコン基板1上に
はN+ 拡散層6で構成されるソース・ドレインと、ゲー
ト7とNチャネルMOSトランジスタN−Trを構成し
ている。又、Nウェル2にはN+ 拡散層のコントクト層
8が、シリコン基板1にはP+ 拡散層のコンタクト層9
がそれぞれ形成される。
【0017】そして、入出力端子としてのボンディング
パッドBPは、PチャネルMOSトランジスタP−Tr
のドレインとしてのP+ 拡散層4と、NチャネルMOS
トランジスタN−TrのドレインとしてのN+ 拡散層6
にそれぞれ接続されると共に、同じシリコン基板1内に
形成される内部回路(図示せず)にも接続されている。
これらP+ 拡散層4とN+ 拡散層6のそれぞれの側面,
特にチャネル側の側面には、逆導電型の高濃度不純物層
としてN+ 拡散層12及びP+ 拡散層13を形成してい
る。
【0018】又、PチャネルMOSトランジスタP−T
rのソース及びコンタクト層8は第1の電源VDDに接続
し、NチャネルMOSトランジスタN−Trのソース及
びコンタクト層9は第2の電源としての接地点GNDに
接続している。
【0019】このN+ 拡散層12及びP+ 拡散層13を
形成することで、P+ 拡散層4と第1の電源VDD間の逆
方向耐圧と、N+ 拡散層6と接地点GND間の逆方向耐
圧とを各拡散層12,13の不純物濃度を調整すること
で任意に設定できる。つまり、各拡散層12,13の不
純物濃度を上げることで逆方向耐圧を下げ、外部から印
加される過大な電圧に対して、入出力保護回路の応答を
早くでき、半導体装置の充分な保護を図ることが可能と
なる。
【0020】また、第1の実施例と第2の実施例を組み
合わせて、たとえば、P+ 拡散層4の下層に逆導電型の
+ 拡散層10を形成し、N+ 拡散層6の側面に逆導電
型のP+ 拡散層13を形成してもよい。
【0021】また、各拡散層12,13をそれぞれP+
拡散層4,N+ 拡散層6の側面に形成している為、P+
拡散層4とNウェル2間及び、N+ 拡散層6とP型シリ
コン基板1間の接合容量の増加は小さくすることがで
き、入力信号に対する内部回路の反応が遅れるのを防ぐ
ことができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、入出力端
子が接続されたMOSトランジスタのドレインに接して
逆導電型の高濃度不純物拡散層を有しているので、この
高濃度不純物拡散層の濃度を調整することで、ドレイン
におけるブレークダウン電圧をMOSトランジスタのし
きい値電圧とは独立して設定することが可能となり、ブ
レークダウン電圧を低くして半導体装置の過大入力信号
からの保護を充分に図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のデバイス構造を示す断
面図である。
【図2】本発明の第2の実施例のデバイス構造を示す断
面図である。
【図3】従来の入出力保護回路のデバイス構造を示す断
面図である。
【図4】本発明が適用される入出力保護回路の回路図で
ある。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 Nウェル 4 P+ 拡散層(ソース・ドレイン) 5 ゲート 6 N+ 拡散層(ソース・ドレイン) 7 ゲート 10 N+ 拡散層 11 P+ 拡散層 12 N+ 拡散層 13 P+ 拡散層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基体上に形成され、そのドレイン
    領域に入出力端子が接続されたMOSトランジスタと前
    記ドレイン領域に接して該ドレイン領域の導電型とは逆
    導電型の高濃度不純物拡散層を有することを特徴とする
    入出力保護回路を備えた半導体装置。
  2. 【請求項2】 入出力端子と第1の電源及び第2の電源
    との間にそれぞれ異なるチャネル型のMOSトランジス
    タを接続し、かつ各MOSトランジスタのドレイン領域
    を前記入出力端子に接続するとともに、各ドレイン領域
    に接して該ドレイン領域の導電型とは逆導電型の高濃度
    不純物拡散層をそれぞれ有することを特徴とする入出力
    保護回路を備えた半導体装置。
JP3249392A 1991-08-23 1992-02-20 入出力保護回路を備えた半導体装置 Withdrawn JPH0653497A (ja)

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JP3249392A JPH0653497A (ja) 1991-08-23 1992-02-20 入出力保護回路を備えた半導体装置

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JP23565491 1991-08-23
JP3-235654 1991-08-23
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Effective date: 19990518