JPH07105395B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH07105395B2
JPH07105395B2 JP61176958A JP17695886A JPH07105395B2 JP H07105395 B2 JPH07105395 B2 JP H07105395B2 JP 61176958 A JP61176958 A JP 61176958A JP 17695886 A JP17695886 A JP 17695886A JP H07105395 B2 JPH07105395 B2 JP H07105395B2
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epitaxial
pad
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island
emitter
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徹 伊藤
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松下電子工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、集積回路の実効入力インピーダンスを高くす
る方策に関し、トランジスタのベースを入力端子に接続
する入力回路の入力インピーダンスを高くする手段に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for increasing the effective input impedance of an integrated circuit, and to a means for increasing the input impedance of an input circuit connecting the base of a transistor to an input terminal. .

従来の技術 以下、便宜的に集積回路(以下ICという)中のNPNトラ
ンジスタのベースに、同ICの外部から入力信号が入力さ
れる場合を例にとって説明する。第3図ならびに第4図
は、ICの外部から入力信号が入力されるパッド周辺の構
成を示す従来の半導体装置の斜視断面図である。
2. Description of the Related Art A case where an input signal is input to the base of an NPN transistor in an integrated circuit (hereinafter referred to as an IC) from the outside of the IC is described as an example for convenience. 3 and 4 are perspective cross-sectional views of a conventional semiconductor device showing a configuration around a pad to which an input signal is input from the outside of the IC.

第3図において、101はP形の半導体基板、102は半導体
基板101上に形成されたN形のエピタキシャル層、103は
エピタキシャル層102上を覆う絶縁物層、105はIC外部か
らの信号入力線をボンディングするためのパッドであ
り、パッド105は大面積の導体層で構成される。そし
て、パッド105から導出される導体層はIC中のNPNトラン
ジスタ120のベースに接続される。通常の動作状態で
は、半導体基板101は接地電位に接続され、エピタキシ
ャル層102は動作中の最高電位の直流電源に接続され
る。
In FIG. 3, 101 is a P-type semiconductor substrate, 102 is an N-type epitaxial layer formed on the semiconductor substrate 101, 103 is an insulating layer covering the epitaxial layer 102, and 105 is a signal input line from the outside of the IC. The pad 105 is composed of a large-area conductor layer. The conductor layer led out from the pad 105 is connected to the base of the NPN transistor 120 in the IC. In a normal operation state, the semiconductor substrate 101 is connected to the ground potential, and the epitaxial layer 102 is connected to the DC power source having the highest potential during operation.

第3図に示す従来例では、パッド105を含む導体層と直
流電源(エピタキシャル層102)との間には、絶縁物層1
03を介して寄生容量111が存在し、トランジスタ120のベ
ースに存在する容量にこの寄生容量111が加わって、外
部から見た入力インピーダンスを低くしている。
In the conventional example shown in FIG. 3, an insulating layer 1 is provided between the conductor layer including the pad 105 and the DC power source (epitaxial layer 102).
The parasitic capacitance 111 exists via 03, and the parasitic capacitance 111 is added to the capacitance existing at the base of the transistor 120 to reduce the input impedance seen from the outside.

第4図の斜視断面図は、第3図の従来例のような寄生容
量を可能な限り減少させるための従来構成である。第4
図では、パッド105の直下のN形エピタキシャル層をP
形分離領域104で取り囲んで島状にし、直流電源に接続
される他のエピタキシャル層102から分離する。この場
合、パッド105と接地電位のP形半導体基板101との間の
寄生容量は、絶縁物層103を介したパッド105とその直下
のエピタキシャル島との寄生容量111と、そのエピタキ
シャル島と半導体基板101との間の寄生容量112との合成
容量値となる。即ち、第4図の従来例は、2つの寄生容
量111,112を直列接続することで、容量値の減少を図っ
ている。
The perspective sectional view of FIG. 4 shows a conventional configuration for reducing the parasitic capacitance as much as possible as in the conventional example of FIG. Fourth
In the figure, the N-type epitaxial layer immediately below the pad 105 is indicated by P.
It is surrounded by a shape separation region 104 to form an island shape, and is separated from another epitaxial layer 102 connected to a DC power supply. In this case, the parasitic capacitance between the pad 105 and the P-type semiconductor substrate 101 at the ground potential is the parasitic capacitance 111 between the pad 105 and the epitaxial island immediately below the insulating layer 103, and the epitaxial island and the semiconductor substrate. It becomes a combined capacitance value with the parasitic capacitance 112 between 101 and 101. That is, in the conventional example of FIG. 4, two parasitic capacitances 111 and 112 are connected in series to reduce the capacitance value.

発明が解決しようとする問題点 上記従来の構成では、パッドの寄生容量が十分に小さい
とは言えず、特に高周波において交流的な入力インピー
ダンスの低下をまねいていた。
Problems to be Solved by the Invention In the above-described conventional configuration, the parasitic capacitance of the pad cannot be said to be sufficiently small, and particularly AC input impedance is lowered at high frequencies.

本発明は、このような問題点を解決するもので、パッド
に関係する寄生容量を実効的に小さくする手段を提供す
るものである。
The present invention solves such a problem and provides means for effectively reducing the parasitic capacitance related to the pad.

問題点を解決するための手段 本発明の半導体装置は、一導電形半導体基板に形成され
逆導電形エピタキシャル層と、前記エピタキシャル層の
所定領域を分離領域で取り囲んで作られたエピタキシャ
ル島と、前記エピタキシャル島上を覆う絶縁物層と、前
記エピタキシャル島内の前記絶縁物層の上に形成された
パッドと、前記パッドからの入力信号がベースに入力さ
れると共に、その入力信号と同相の信号をエミッタに出
力するトランジスタとを備え、前記エミッタの電位で前
記エピタキシャル島をバイアスすることを特徴とする構
成である。
Means for Solving the Problems A semiconductor device of the present invention comprises an epitaxial layer of opposite conductivity type formed on a semiconductor substrate of one conductivity type, an epitaxial island formed by surrounding a predetermined region of the epitaxial layer with an isolation region, and An insulating layer covering the epitaxial island, a pad formed on the insulating layer in the epitaxial island, an input signal from the pad is input to the base, and a signal in phase with the input signal is input to the emitter. A transistor for outputting, and biasing the epitaxial island with the potential of the emitter.

作用 この構成により、パッドを通じて外部から内部を見たと
き、パッドとエピタキシャル島との間の寄生容量は、入
力信号振幅とエミッタの信号振幅との差を入力信号振幅
で割った比率で等価的に低減され、ICの入力容量を低減
する。一方、エピタキシャル島と半導体基板との寄生容
量は、出力インピーダンスの低いエミッタ回路によって
充放電されるため、入力インピーダンスを低下する要因
とならなくなり、ICの入力インピーダンスを高めること
ができる。
Operation With this configuration, when the inside is viewed from the outside through the pad, the parasitic capacitance between the pad and the epitaxial island is equivalent to the ratio of the difference between the input signal amplitude and the emitter signal amplitude divided by the input signal amplitude. The input capacitance of the IC is reduced. On the other hand, since the parasitic capacitance between the epitaxial island and the semiconductor substrate is charged and discharged by the emitter circuit having a low output impedance, it does not become a factor that lowers the input impedance, and the input impedance of the IC can be increased.

実施例 以下に、本発明に係わる一実施例の半導体装置につい
て、第1図を参照しながら説明する。
Example A semiconductor device of an example according to the present invention will be described below with reference to FIG.

第1図は、半導体装置の要部の斜視断面および等価回路
を示す図であり、第1図において、101はP形の半導体
基板、102(及び106)は半導体基板101上に形成された
N形のエピタキシャル層、103はエピタキシャル層102上
を覆う絶縁物層、104はP形の分離領域、105はIC外部か
らの信号入力線をボンディングするためのパッドであ
り、パッド105は大面積の導体層で構成する。そして、
パッド105直下のエピタキシャル層の所定領域は分離領
域104で取り囲み、他のエピタキシャル層102と電気的に
分離されたエピタキシャル島106を成す。更に、パッド1
05から導出される導体層はIC中のNPNトランジスタ120の
ベースに接続し、トランジスタ120のエミッタに抵抗RE
を接続し、コレクタに抵抗RCを接続して、入力回路を構
成する。トランジスタ120のエミッタの電位A1は、第1
図に示すように交流的に接地していなければ、ベースに
入力される入力信号と同相の信号を出力する。そして、
このエミッタ電位A1をエピタキシャル島106にバイアス
する訳である。
FIG. 1 is a diagram showing a perspective cross-sectional view of a main part of a semiconductor device and an equivalent circuit. In FIG. 1, 101 is a P-type semiconductor substrate, and 102 (and 106) are N formed on the semiconductor substrate 101. -Shaped epitaxial layer, 103 is an insulating layer covering the epitaxial layer 102, 104 is a P-type isolation region, 105 is a pad for bonding a signal input line from the outside of the IC, and the pad 105 is a large-area conductor. Composed of layers. And
A predetermined region of the epitaxial layer immediately below the pad 105 is surrounded by an isolation region 104 to form an epitaxial island 106 electrically isolated from another epitaxial layer 102. In addition, pad 1
The conductor layer derived from 05 is connected to the base of the NPN transistor 120 in the IC and the resistor R E is connected to the emitter of the transistor 120.
And the resistor R C is connected to the collector to form an input circuit. The potential A1 of the emitter of the transistor 120 is the first
As shown in the figure, if the AC signal is not grounded, a signal in phase with the input signal input to the base is output. And
This emitter potential A1 is biased to the epitaxial island 106.

すると、パッド105とエピタキシャル島106との間の寄生
容量111は、入力信号振幅とエミッタの信号振幅との差
を入力信号振幅で割った比率で等価的に低減される。一
方、エピタキシャル島106と半導体基板101との間の寄生
容量112は、出力インピーダンスの低いエミッタ回路に
よって充放電されるため、入力インピーダンスにほとん
ど寄与しなくなる。
Then, the parasitic capacitance 111 between the pad 105 and the epitaxial island 106 is equivalently reduced by the ratio of the difference between the input signal amplitude and the emitter signal amplitude divided by the input signal amplitude. On the other hand, since the parasitic capacitance 112 between the epitaxial island 106 and the semiconductor substrate 101 is charged and discharged by the emitter circuit having a low output impedance, it hardly contributes to the input impedance.

第1図の実施例の構成に従って、エミッタ電流を20μ
A、エミッタに接続する抵抗REを50KΩ、パッド105の平
面形状を120μm角の条件で試作し、試作品を評価する
と、IC外部から見た入力容量が役0.2pFとなる実験結果
を得られ、第4図の従来例で得られた約0.7pFの容量値
に対して大幅に削減することができた。
According to the configuration of the embodiment shown in FIG.
A, the resistance RE connected to the emitter is 50 KΩ, the plan shape of the pad 105 is 120 μm square, and the prototype is evaluated. When the prototype is evaluated, the input capacitance seen from the outside of the IC is 0.2 pF. It was possible to significantly reduce the capacitance value of about 0.7 pF obtained in the conventional example of FIG.

次に、他の実施例について、第2図を参照しながら説明
する。第2図は、パッド105に接続する回路を変更した
事例を示す概念図であり、第2図(a)は、ソースに抵
抗RSを接続されたNチャンネルの接合形電界効果トラン
ジスタのゲートをパッド105に接続した例で、ソース電
位A2aでエピタキシャル島106をバイアスする。
Next, another embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example in which the circuit connected to the pad 105 is modified, and FIG. 2 (a) shows the gate of an N-channel junction field effect transistor whose source is connected to the resistor R S. In the example of connecting to the pad 105, the epitaxial island 106 is biased by the source potential A2a.

第2図(b)は、ダーリントン接続のバイポーラトラン
ジスタを用いた高入力インピーダンス回路であり、抵抗
REの接続されたエミッタ出力電位A2bでエピタキシャル
島106をバイアスする。上記何れの例も、ICの外部から
見たパッドに関わる寄生容量を低減し、ICの入力インピ
ーダンスを大きくすることができる。
FIG. 2 (b) is a high input impedance circuit using a Darlington-connected bipolar transistor,
The epitaxial island 106 is biased with the emitter output potential A2b to which R E is connected. In any of the above examples, it is possible to reduce the parasitic capacitance related to the pad viewed from the outside of the IC and increase the input impedance of the IC.

なお、パッドの下に絶縁物を介して対向する層は、エピ
タキシャル島のみならず、他の導体層でも同様の効果が
得られる。
The same effect can be obtained not only with the epitaxial islands but also with other conductor layers as the layers that face the pads under the insulator.

発明の効果 以上のように本発明によれば、ICの外部から見たパッド
に関わる寄生容量を低減させ、ICの入力インピーダンス
を大きくすることができるという格別の効果を奏する。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the parasitic capacitance related to the pad seen from the outside of the IC and increase the input impedance of the IC.

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

第1図は本発明に係わる一実施例の半導体装置の斜視断
面および等価回路を示す図、第2図は別の実施例を説明
するための回路図、第3図,第4図は従来の半導体装置
の斜視断面図である。 101……P形の半導体基板、102……N形のエピタキシャ
ル層、103……絶縁物層、104……P形の分離領域、105
……パッド、106……N形のエピタキシャル島、111,112
……寄生容量、120〜122……入力用のトランジスタ、A
1,A2a,A2b……エピタキシャル島106に結線する点。
FIG. 1 is a diagram showing a perspective sectional view and an equivalent circuit of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram for explaining another embodiment, and FIGS. It is a perspective sectional view of a semiconductor device. 101 ... P-type semiconductor substrate, 102 ... N-type epitaxial layer, 103 ... Insulator layer, 104 ... P-type isolation region, 105
... Pads, 106 ... N-type epitaxial islands, 111, 112
...... Parasitic capacitance, 120 to 122 ...... Input transistor, A
1, A2a, A2b ... Points connected to the epitaxial island 106.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/73 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 29/73

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一導電形半導体基板に形成された逆導電形
エピタキシャル層と、前記エピタキシャル層の所定領域
を分離領域で取り囲んで作られたエピタキシャル島と、
前記エピタキシャル島上を覆う絶縁物層と、前記エピタ
キシャル島内の前記絶縁物層の上に形成されたパッド
と、前記パッドからの入力信号がベースに入力されると
共に、その入力信号と同相の信号をエミッタに出力する
トランジスタとを備え、前記エミッタの電位で前記エピ
タキシャル島をバイアスすることを特徴とする半導体装
置。
1. An opposite conductivity type epitaxial layer formed on a one conductivity type semiconductor substrate, and an epitaxial island formed by surrounding a predetermined region of the epitaxial layer with an isolation region.
An insulator layer covering the epitaxial island, a pad formed on the insulator layer in the epitaxial island, an input signal from the pad is input to the base, and a signal in phase with the input signal is emitted from the emitter. And a transistor for outputting to the semiconductor device, and biasing the epitaxial island with the potential of the emitter.
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