JPH065792A - 基板絶縁デバイス - Google Patents

基板絶縁デバイス

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JPH065792A
JPH065792A JP5025662A JP2566293A JPH065792A JP H065792 A JPH065792 A JP H065792A JP 5025662 A JP5025662 A JP 5025662A JP 2566293 A JP2566293 A JP 2566293A JP H065792 A JPH065792 A JP H065792A
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JP
Japan
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terminal
transistor
substrate
power supply
source
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5025662A
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English (en)
Inventor
Pietro Consiglio
ピィエトロ・コンシィーリョ
Pietro Erratico
ピィエトロ・エラティコ
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STMicroelectronics SRL
Original Assignee
STMicroelectronics SRL
SGS Thomson Microelectronics SRL
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • 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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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板の基準電圧よりも低い電圧が回路に印加
される場合にも、要求される機能を維持できるようにす
る。 【構成】 基板絶縁デバイスは、能動集積素子(10
0)の端子(106)に接続された電源端子を含む。能
動集積素子(100)は、能動集積素子(100)がそ
の上に規定される基板(104)に関し逆バイアスされ
た少なくとも一つの接合(103)を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は基板絶縁デバイスに関
する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、技術的にチップとして知
られている集積された電子回路内には、基板として知ら
れている部分が存在し、その基板上には相互に異なった
特性を持ち得る能動素子や受動素子が作成される。こう
した素子を相互に分離する仕切りは、電気的にかつ物理
的に接続された絶縁基板と同様の材料でできている。す
べての集積回路の基板は、最も大きな絶対値を有する負
の電圧に設定される。このようにして、仕切りは、集積
回路内の種々の能動素子および受動素子の間の絶縁物と
して機能する。
【0003】以下に述べるように、応用によっては、適
用される法律の規定や他の種類の問題のために、負の基
板電圧よりも絶対値の大きな負の電圧が集積回路に加え
られることがあり得る。
【0004】こうした事実から必然的に、たとえば、能
動素子が基板よりも低い電圧にある場合であっても、生
ずる電流が極めて小さく、いわゆるリーク電流と同程度
となることが要求される。
【0005】この問題を解決するために、主な応用に対
しては、デバイスのみならず高耐圧のキャパシタを用い
ることもできる。主な応用では、単一チップの、あるい
は二重の集積回路が用いられ、その上には、個別の印刷
基板を構成する能動要素の、すべてではないにしても大
部分が集積され、したがってすべての機能を単一の基板
上に結合する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目標は、上述
した問題を除去し、あるいはかなり減少させるために、
こうした問題点すなわち集積回路の基板の基準電圧より
も大きな絶対値を有する負の電圧が存在することという
問題を解決する基板絶縁デバイスを提供することであ
る。
【0007】この目標に照らし、本願発明の目的は、基
板の基準電圧よりも低い電圧が印加されても特定の応用
において要求される機能を維持することができるデバイ
スを提供することである。
【0008】この発明の他の目的は、信頼性が高く、製
造が比較的容易でかつ価格競争力のあるデバイスを提供
することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した目標、目的およ
び後の記載から明らかとなる他の目的は、本願に従う基
板絶縁デバイスによって達成される。本願の基板絶縁デ
バイスは、電源と、集積回路基板と、基板上に規定され
た能動集積素子とを含む。能動集積素子は電源に接続さ
れ、基板に対して少なくとも1つの逆バイアスされた接
合を含む。
【0010】本願発明の好ましい実施例では、能動集積
素子はさらに、DMOSトランジスタと、第1および第
2の寄生ダイオードとを含む。
【0011】本願発明の他の特徴や利点は、本願発明に
よる基板絶縁デバイスの好ましい実施例、しかしそれが
唯一のものではない実施例についての記載から明らかに
なるであろうが、この実施例は、添付した図面とともに
本願を限定せず単なる例示として示されるものである。
【0012】
【実施例】図1を参照して、そこには従来の集積回路が
示されており、基板1には能動素子2が設けられてお
り、能動素子2は、基板と類似の物質でできており、か
つ通常、能動素子2がドープされている不純物とは反対
の極性を有する不純物によってドープされた材料によっ
て形成された仕切り3によって相互に絶縁されている。
基板1は接地4または、図示されない任意の型の集積回
路内に設けられた、より大きな絶対値を有する負の電圧
に接続される。接合は、第1図においては寄生ダイオー
ド5、6および7として模式的に示されているが、それ
らは仕切り3および能動部分2の間と、基板1および能
動部分2の間とに形成されている。
【0013】基板1が電子回路の電圧に対してより低い
負の電圧にバイアスされているとき、仕切り3は、種々
の能動領域2間における完璧な絶縁物として動作する
が、このときダイオード5、6および7は逆バイアスさ
れている。逆に、基板のバイアス電圧よりも高い絶対値
を有する負の電圧が能動領域2に印加されると、ダイオ
ード5、6および7はそれらの標準的な逆バイアス状態
に関して導通を開始するが、能動領域2の間の相互の絶
縁を保証するためには、これらは逆バイアス状態になけ
ればならない。
【0014】こうした問題を典型的に示す応用が図2か
ら6に示されている。すなわち、従来の、電話回線の極
性が予め設定されていない電話への応用である。
【0015】この例においては、またここでは詳しくは
説明しない他の例においても同様に、基板1のバイアス
電圧よりも高い絶対値を有する負の電圧が能動要素2に
印加され、それに引き続いてダイオード5、6および7
が導通し、相互の絶縁が失われる結果になる。
【0016】図2には、従来の電話回路が図示されてい
るが、端子8および9を有する電話回線は、交換電池に
よってDCバイアスされている。その極性は設定されて
おらず、したがって電話機内に、通話回路11およびシ
グナリング回路12のためのバイアス用ブリッジ10を
設ける必要がある。
【0017】回路11および12は、送受器がオンフッ
クされスイッチ13が閉となることによって活性化され
るが、集積して形成されており、それぞれは自分自身の
基板を有している。
【0018】リンガ回路14はDC分離されなければな
らない。すなわち、オンフック時にも、着呼時にも、電
話回線に沿って直流電流が流れてはならない。そして高
耐圧キャパシタ15はこの目的のために用いられる。全
波整流器16がリンガのために用いられ、単独のキャパ
シタまたはフィルタ19が、集積回路14と並列に、回
路14と、回路14に対してそれぞれの基板を与える整
流器16との間に接続される。
【0019】単一チップの電子回路の到来すなわち単一
の共通基板上に3つの異なる回路の機能、すなわちシグ
ナリング12、通話11およびリンギング14という3
つの回路の機能を結合する回路の到来により、基板は共
通の基板となる。たとえば、図13においては単一チッ
プが参照番号17によって示されているが、さらにスイ
ッチ18を設けて単一チップ17の共通基板をバイアス
用ブリッジ10の負の端子から分離することが不可欠で
ある。
【0020】さらに、適用される国内的および国際的な
法律の規定に適合させるために、第4図に示されるよう
な機械的スイッチと、図5に示されるような個別なスイ
ッチと、図6に示されるような第2の高耐圧の分離用キ
ャパシタとのいずれかを含むようなレイアウトを使用す
る必要がある。これらのスイッチはいずれも、作動可能
な電子部品である。
【0021】キャパシタ20を不要とし、しかも新たな
(外部の)集積可能なスイッチであってしかも共通基板
に対する、すなわち回路の従来の接地に対して負である
ような電圧を取り扱うことができるものを使用せずにす
ませるためには、実際の、意図的に作製された、あるい
は寄生的に形成された電圧や電流の経路、集積された部
品内に電圧や電流が分配されていく経路のすべてを詳細
にわたり知ることが不可欠となる。
【0022】本願発明の絶縁デバイスは、能動集積素子
の端子に接続された電源を含み、その能動集積素子は、
それがその上に規定された基板に関して、少なくとも1
つの逆バイアスされた接合を有している。
【0023】図7および8において、図示された基板の
上方に配置された回路は、能動集積要素とそれらを囲繞
する基板との間の実際のおよび寄生的な結合を模式的に
示す。
【0024】能動集積素子は、概ね参照符号100によ
って示されるDMOSトランジスタを含み、そのソース
端子101は本体(P型拡散領域)に接続され、かつ第
1の寄生ダイオード103を介してドレイン端子102
に接続されている。ドレイン端子102は、第2の寄生
ダイオード105を介して絶縁基板の一部104に接続
され、ゲート端子106は電源(図示されない)に接続
される。
【0025】寄生ダイオード103は逆バイアスされた
接合を含むが、そのカソード端子によってドレイン端子
102に接続され、そのアノード端子によってソース端
子101に接続される。ソース端子はDMOSトランジ
スタ100の本体(P型拡散領域)に接続される。
【0026】図8に示されるように、保護ツェナーダイ
オード107が、ゲート端子106と並列に集積されて
おり、第3の寄生ダイオード108によって基板104
に、第4の寄生ダイオード110によって能動領域10
9に接続されている。ツェナーダイオード107は、そ
の降伏電圧によってゲート端子106を保護するが、そ
の降伏電圧は、ゲート−ソース降伏電圧の最大値よりも
低くなければならない。
【0027】図9は、トランジスタおよび基板100
と、それと一体化された回路と、電源への接続を模式的
に示す。
【0028】スイッチオン命令が存在していない場合に
DMOSトランジスタ100が確実にオフ状態に維持さ
れるようにするために、図9にも示されるように、ツェ
ナーダイオード107と並列に、集積化された抵抗11
1を挿入することも便利である。この抵抗111は、基
板104上に、1mm2 当り2kΩの抵抗値を有する高
抵抗のポリシリコンを用いて、あるいは技術的には「ド
レイン拡張」(drain extension)とし
て知られている1mm2 当り20kΩの抵抗値を有する
拡散抵抗を、特定のレイアウト解を用いて規定すること
ができる。
【0029】DMOSトランジスタ100は、第2の抵
抗113をゲート端子106に接続するスイッチ112
を閉とすることによりオンに切換わる。これにより、抵
抗111および113の間に、最小の作動電圧を制限す
る分圧器が得られ、一方で吸収電流は一定ではない。
【0030】好ましくは、ゲート端子106は、第1の
ダイオード接続されたバイポーラトランジスタ114と
第2のバイポーラトランジスタ115とを含む電流源の
ような電源によって駆動される。第1のバイポーラトラ
ンジスタ114のエミッタ端子は電源端子116に接続
され、ベースおよびコレクタ端子はともに接続され、さ
らに第2のトランジスタ115のベース端子に接続され
る。第2のバイポーラトランジスタ115のエミッタ端
子は、電源の端子116に接続され、コレクタ端子はD
MOSトランジスタ100のゲート端子106に接続さ
れる。
【0031】電流源はまたスイッチ112を含み、スイ
ッチ112は電源の他の端子117に接続される。第3
の抵抗118と、第1のダイオード119のカソード端
子とは、電流源の出力端子に接続される。第2のダイオ
ード120は第1のダイオード119と直列に配列さ
れ、そのアノード端子は第4の抵抗122に接続され、
第4の抵抗122は、電源の端子116と、第3のバイ
ポーラトランジスタ121のベース端子とに接続され
る。
【0032】第3のトランジスタ121は、エミッタ端
子が第3の抵抗118に接続され、コレクタ端子が第1
のバイポーラトランジスタ114のコレクタおよびベー
ス端子と、第2のバイポーラトランジスタ115のベー
ス端子とに接続されている。電流源はまた、均等物であ
るMOSFETトランジスタによっても実現されること
が、当業者にとっては理解できるであろう。
【0033】上述の電流源が集積化された場合、それ
は、仮に基板のバイアスに対して負であるような電圧が
あったとしても、基板に向かういかなる寄生的な経路を
も排除するために、P型拡散層を介してゲート端子10
6に接することになる。有利なことに、電話回線の電源
端子116および117上の低電圧の場合には、ゲート
端子106に接する電流源の両端の電圧は実際上0とな
り、最小作動電圧が改善される。
【0034】実際の実験により、本願発明は、意図され
た目標および目的を達成し、従来であれば電子的なおよ
び機械的な別個の構成要素の双方によって提供されてい
たような、種々の機能、したがって種々の構成要素を完
全にかつ有利に集積化することを可能とすることが示さ
れた。
【0035】幸便にも、本願発明に従うデバイスによれ
ば、すべての機能を提供する構成要素を単一のチップ上
に集積化すること、すなわち単一の共通基板上に集積化
することを可能とし、それによってさらに個々の構成要
素を減少させる。
【0036】そのような集積化により、製造コストが2
通りの意味で減少できる。第1に、電話機回路を単純化
し、したがって印刷回路の組立および製造の作業と、回
路および製品の分析とを単純化することによってであ
る。第2に、管理部門においてであって、すなわち貯蔵
品を減少させ、それによって経営管理などを単純化させ
ることによってである。
【0037】さらに、単一チップの採用に伴う部品の減
少は、製造上の複雑さをも減少させる。すなわち、溶接
や、取付などを減少させる。
【0038】こうした概念の発明は、数多くの修正や変
形をすることが可能であるが、それらのすべてはこの発
明の概念の範囲内である。細部のすべてはさらに、技術
的に均等である他の要素によって代替することができ
る。
【0039】実際、使用される材料、さらに寸法など
は、特定の応用のための要求によってどのようなものに
でもなり得る。
【0040】本願発明をこの特定の一実施例によって説
明したことにより、種々の変更や修正や改良に、当業者
であれば想い到るであろう。そのような変更や修正や改
良は、この開示によって自明なものであり、この開示内
では明白には述べてはいないものの、この開示の範囲内
のものとして意図されており、本発明の本質および範囲
内のものであると意図されている。したがって、上述し
た説明は単なる例示のためのものであって、限定的なも
のとして意図されているものではない。本願発明は、特
許請求の範囲によって規定されたものおよびその均等物
によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実際の集積電子部品の種々のウェルの間の寄生
的接続を示す断面図である。
【図2】図1に示される集積部品を使用する応用の公知
の例を示す図である。
【図3】図1に示される部品を使用する応用の他の公知
の例の、より縮小された形式のものを示す図である。
【図4】公知の電話機の回路図である。
【図5】図1に示される部品を使用する応用のさらに他
の公知の例の回路図である。
【図6】図1に示される部品を使用する公知の応用の他
の回路図である。
【図7】本願発明によるDMOSトランジスタの、寄生
的であると否とを問わず実際の接続を図示する断面図で
ある。
【図8】本願発明のツェナーダイオードの、寄生的であ
ると否とを問わず実際の接続を図示する断面図である。
【図9】本願発明の実施例の概念を示す図である。
【図10】本願発明の回路の詳細を模式的に示す図であ
る。
【符号の説明】
100 DMOSトランジスタ 101 ソース端子 102 ドレイン端子 103 寄生ダイオード 105 寄生ダイオード 106 ゲート端子 107 ツェナーダイオード 108 寄生ダイオード 109 能動領域 110 寄生ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピィエトロ・コンシィーリョ イタリア、20141 ミラノ、ビア・デイ・ ボニェッティ、9 (72)発明者 ピィエトロ・エラティコ イタリア、20133 ミラノ、ビアーレ・カ ンパニーア、31

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体絶縁デバイスであって、前記デバ
    イスがその上に規定される基板に対して逆バイアスされ
    た少なくとも1つの接合を有する能動集積素子の端子に
    接続された電源手段を含むことを特徴とする、基板絶縁
    デバイス。
  2. 【請求項2】 前記能動集積素子が、DMOSトランジ
    スタを含み、前記DMOSトランジスタのソース端子
    は、第1の寄生ダイオードによってドレイン端子に接続
    され、該ドレイン端子は、第2の寄生ダイオードによっ
    て絶縁基板の一部分に接続され、ゲート端子は、前記電
    源手段に接続されていることを特徴とする、請求項1に
    記載のデバイス。
  3. 【請求項3】 前記少なくとも1つの逆バイアスされた
    接合は、前記第1の寄生ダイオードを含み、該第1の寄
    生ダイオードは、そのアノード端子によって前記DMO
    Sトランジスタのソース端子に、そのカソード端子によ
    って前記DMOSトランジスタのドレイン端子に接続さ
    れることを特徴とする、請求項2に記載のデバイス。
  4. 【請求項4】 前記ゲート端子が、第3の寄生ダイオー
    ドによって前記基板に、第4の寄生ダイオードによって
    活性領域にそれぞれ接続された保護ツェナーダイオード
    を、並列に有することを特徴とする、請求項2に記載の
    デバイス。
  5. 【請求項5】 前記電源手段が、電流源を含み、前記電
    流源は、第1のダイオード接続されたトランジスタと第
    2のトランジスタとを含むことを特徴とする、請求項1
    に記載にデバイス。
  6. 【請求項6】 前記第1および第2のトランジスタがバ
    イポーラトランジスタであり、 前記第1のバイポーラトランジスタのエミッタ端子は電
    源に接続され、ベース端子とコレクタ端子とはともに接
    続され、さらに前記第2のトランジスタのベース端子に
    接続されており、 前記第2のバイポーラトランジスタのエミッタ端子は前
    記電源に、コレクタ端子は前記DMOSトランジスタの
    ゲート端子に接続されていることを特徴とする、請求項
    5に記載のデバイス。
  7. 【請求項7】 前記第1のトランジスタおよび前記第2
    のトランジスタはMOSFETトランジスタであり、 前記第1のMOSFETトランジスタのソース端子は電
    源に、ゲート端子およびドレイン端子は相互に接続され
    かつさらに前記第2のMOSFETトランジスタのゲー
    ト端子に接続されており、 前記第2のMOSFETトランジスタのソース端子は前
    記電源に、ドレイン端子は前記DMOSトランジスタの
    ゲート端子に接続されていることを特徴とする、請求項
    5に記載のデバイス。
JP5025662A 1992-02-17 1993-02-15 基板絶縁デバイス Withdrawn JPH065792A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT92A000338 1992-02-17
ITMI920338A IT1261880B (it) 1992-02-17 1992-02-17 Dispositivo di isolamento del substrato, particolarmente per circuiti integrati

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH065792A true JPH065792A (ja) 1994-01-14

Family

ID=11362007

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5025662A Withdrawn JPH065792A (ja) 1992-02-17 1993-02-15 基板絶縁デバイス

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5525832A (ja)
EP (1) EP0556743B1 (ja)
JP (1) JPH065792A (ja)
DE (1) DE69324621T2 (ja)
IT (1) IT1261880B (ja)

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US5525832A (en) 1996-06-11
DE69324621D1 (de) 1999-06-02
ITMI920338A0 (it) 1992-02-17
ITMI920338A1 (it) 1993-08-18
IT1261880B (it) 1996-06-03
DE69324621T2 (de) 1999-12-09
EP0556743B1 (en) 1999-04-28
EP0556743A1 (en) 1993-08-25

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