JPH07335832A - Semiconductor protective device - Google Patents

Semiconductor protective device

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JPH07335832A
JPH07335832A JP13051494A JP13051494A JPH07335832A JP H07335832 A JPH07335832 A JP H07335832A JP 13051494 A JP13051494 A JP 13051494A JP 13051494 A JP13051494 A JP 13051494A JP H07335832 A JPH07335832 A JP H07335832A
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Japan
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type
region
conductivity
transistor
type region
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JP13051494A
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Japanese (ja)
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Yutaka Tajima
豊 田島
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent breakdown due to a surge current by controlling concentration of the surge current to the end part of a first-conductivity-type region which will become an input protective resistor. CONSTITUTION:Any one of the second first-conductivity-type isolating region 10 which is joined and isolated from the first-conductivity-type substrate 1 by the second-conductivity-type buried region 11 or trench-shaped insulator region is provided to the second-conductivity-type region 3 provided between one end side of the first-conductivity-type region 5 which will become an input protection resistor and the first first-conductivity-type isolating region 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、サージ耐量の大きい半
導体保護装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor protection device having a large surge resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体保護装置としては、例えば
図3及び図4に示すようなものがある(特開昭57−6
8071号)。両図は半導体保護装置における入力保護
抵抗に関する部分を示しており、P型基板1の主面上に
N型エピタキシャル層2がエピタキシャル成長され、こ
のN型エピタキシャル層2によりP型アイソレーション
領域4で周囲と接合分離されたN型領域3が形成されて
いる。入力保護抵抗20は、N型領域3の主面に形成さ
れたP型領域5により形成されている。P型領域5主面
の一端側には第1のP+ 型領域8が形成され、他端側に
は第2のP+ 型領域9が形成されている。第1のP+
領域8は入力端子16に接続され、第2のP+ 型領域9
は図示省略の保護ダイオード又は被保護内部回路の少な
くとも何れかに接続されている。P型アイソレーション
領域4主面にはVss端子に接続されたP+ 型領域6,7
が形成されている。P型領域5とN型領域3の接合によ
りダイオード25が形成され、P型アイソレーション領
域4とN型領域3の接合によりダイオード24が形成さ
れている。P型領域5をエミッタ、N型領域3をベー
ス、P型アイソレーション領域4をコレクタとするPN
P型トランジスタ21が形成され、またP型領域5をエ
ミッタ、N型領域3をベース、P型基板1をコレクタと
するPNP型トランジスタ22が形成されている。PN
P型トランジスタ22のコレクタはP型基板1とP型ア
イソレーション領域4で形成される抵抗23を介してV
ss端子に接続されている。
2. Description of the Related Art As a conventional semiconductor protection device, for example, there is one shown in FIGS. 3 and 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 57-6).
8071). Both figures show the part related to the input protection resistance in the semiconductor protection device. The N-type epitaxial layer 2 is epitaxially grown on the main surface of the P-type substrate 1, and the N-type epitaxial layer 2 surrounds the P-type isolation region 4 in the surroundings. And an N-type region 3 which is separated by junction is formed. The input protection resistor 20 is formed by the P-type region 5 formed on the main surface of the N-type region 3. A first P + type region 8 is formed on one end side of the main surface of the P type region 5, and a second P + type region 9 is formed on the other end side. The first P + type region 8 is connected to the input terminal 16 and the second P + type region 9 is connected.
Is connected to at least one of a protection diode (not shown) and a protected internal circuit. P + type regions 6 and 7 connected to the V ss terminal on the main surface of the P type isolation region 4
Are formed. A diode 25 is formed by the junction between the P-type region 5 and the N-type region 3, and a diode 24 is formed by the junction between the P-type isolation region 4 and the N-type region 3. PN having the P-type region 5 as an emitter, the N-type region 3 as a base, and the P-type isolation region 4 as a collector
A P-type transistor 21 is formed, and a PNP-type transistor 22 having the P-type region 5 as an emitter, the N-type region 3 as a base, and the P-type substrate 1 as a collector is formed. PN
The collector of the P-type transistor 22 is connected to the V-type via the resistor 23 formed of the P-type substrate 1 and the P-type isolation region 4.
It is connected to the ss terminal.

【0003】このような構成の入力保護抵抗に過電圧サ
ージ(以下、単にサージと記す)が加わると、次のよう
に作用して内部回路が保護される。(a)Vss端子に対
して入力端子16に正のサージが印加された場合は、ダ
イオード25が順バイアスされ、ダイオード24が逆バ
イアスされることにより、両PNP型トランジスタ2
1,22がターンオンする。サージ電流は入力端子16
からダイオード24と25、又はPNP型トランジスタ
21或いは22を経てVss端子へ流れる。(b)Vss
子に対して入力端子16に負のサージが印加された場合
は、ダイオード25が逆バイアスされ、ダイオード24
が順バイアスされることにより、PNP型トランジスタ
21の逆トランジスタとPNP型トランジスタ22の逆
トランジスタがターンオンする。サージ電流はVss端子
からダイオード24と25、又はPNP型トランジスタ
21の逆トランジスタ或いはPNP型トランジスタ22
の逆トランジスタを経て入力端子16へ流れる。
When an overvoltage surge (hereinafter, simply referred to as a surge) is applied to the input protection resistor having such a configuration, the internal circuit is protected by the following action. (A) When a positive surge is applied to the input terminal 16 with respect to the V ss terminal, the diode 25 is forward-biased and the diode 24 is reverse-biased.
1, 22 turn on. Surge current is input terminal 16
To the V ss terminal through the diodes 24 and 25 or the PNP transistor 21 or 22. (B) When a negative surge is applied to the input terminal 16 with respect to the V ss terminal, the diode 25 is reverse biased and the diode 24
Is forward-biased, the reverse transistor of the PNP type transistor 21 and the reverse transistor of the PNP type transistor 22 are turned on. The surge current flows from the V ss terminal to the diodes 24 and 25, the reverse transistor of the PNP type transistor 21, or the PNP type transistor 22.
Flows to the input terminal 16 through the reverse transistor of.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体保護装置にあっては、以下に述べるよ
うな問題点があった。(a)Vss端子に対して入力端子
16に正のサージが印加された場合。以下の理由によ
り、第1のP+ 型領域8近傍のP型領域5端部にサージ
電流が集中する。その結果、半導体保護装置が破壊され
易い。ダイオード24と25の直列回路において、ダ
イオード25のアノード側におけるP型領域5内部の寄
生抵抗(図示せず)とダイオード24と25の接続点に
おけるN型領域3内部の寄生抵抗(図示せず)の存在に
より、ダイオード24及び25を流れるサージ電流は最
短経路、即ち第1のP+ 型領域8近傍のP型領域5端部
から、この端部と対向しているP型アイソレーション領
域4に至る経路をとる。PNP型トランジスタ21を
流れるサージ電流は、P型領域5によるエミッタ抵抗
(図示せず)が最小になり、かつベース長が最短になる
経路、即ち第1のP+ 型領域8近傍のP型領域5端部か
ら、この端部と対向しているP型アイソレーション領域
4に至る経路をとる。ダイオード24の降伏による電
子電流は、P型領域5からN型領域3主面近傍を横方向
に流れる。よってエミッタ電流集中効果により、PNP
型トランジスタ21のエミッタ・ベース間バイアスはP
型領域5端部において最も強くなる。このためPNP型
トランジスタ21に流れる電流はP型領域5端部へ集中
する。また第1のP+ 型領域8側のP型領域5とP型ア
イソレーション領域4間の間隔を大きくしてPNP型ト
ランジスタ21の電流増幅率αを小さくしても、前述
の理由により、P型領域5端部における電流集中は十分
には改善されない。よってサージ電流により半導体保護
装置が破壊され易い。
However, such a conventional semiconductor protection device has the following problems. (A) When a positive surge is applied to the input terminal 16 with respect to the V ss terminal. The surge current concentrates at the end of the P-type region 5 near the first P + -type region 8 for the following reason. As a result, the semiconductor protection device is easily destroyed. In the series circuit of the diodes 24 and 25, the parasitic resistance (not shown) inside the P-type region 5 on the anode side of the diode 25 and the parasitic resistance inside the N-type region 3 at the connection point between the diodes 24 and 25 (not shown). The presence of the surge current causes the surge current flowing through the diodes 24 and 25 to be the shortest path, that is, from the end of the P-type region 5 near the first P + -type region 8 to the P-type isolation region 4 facing this end. Take the route to. The surge current flowing through the PNP-type transistor 21 is a path where the emitter resistance (not shown) by the P-type region 5 is minimized and the base length is the shortest, that is, the P-type region near the first P + -type region 8. The path from the 5th end to the P-type isolation region 4 facing this end is taken. An electron current due to breakdown of the diode 24 laterally flows from the P-type region 5 to the vicinity of the main surface of the N-type region 3. Therefore, due to the emitter current concentration effect, PNP
The emitter-base bias of the p-type transistor 21 is P
It becomes strongest at the end of the mold region 5. Therefore, the current flowing through the PNP type transistor 21 concentrates at the end of the P type region 5. Even if the distance between the P-type region 5 and the P-type isolation region 4 on the first P + -type region 8 side is increased to decrease the current amplification factor α of the PNP-type transistor 21, the P The current concentration at the end of the mold region 5 is not sufficiently improved. Therefore, the semiconductor protection device is easily damaged by the surge current.

【0005】(b)Vss端子に対して入力端子16に負
のサージが印加された場合。以下の理由により、第1の
+ 型領域8近傍のP型領域5端部にサージ電流が集中
する。その結果、半導体保護装置が破壊され易い。P
型領域5とN型領域3とがなす接合の降伏電圧は、一般
的にP型領域5端部における値の方がP型領域5底部に
おける値よりも低いことと、前述(a)のの作用によ
り、ダイオード25の降伏電流は、P型領域5端部に集
中する。前述(a)のと同様の作用により、PNP
型トランジスタ21の逆トランジスタを流れる電流は、
P型領域5端部においてP+ 型領域8近傍部分に集中す
る。PNP型トランジスタ22の逆トランジスタにお
いては、エミッタに直列に抵抗23が接続されている。
このため、抵抗23にサージ電流が流れると、PNP型
トランジスタ22の逆トランジスタのエミッタ・ベース
間バイアスが低下する。よってPNP型トランジスタ2
2の逆トランジスタはサージ電流を十分にバイパスでき
ない。また前述の(a)と同様に、P+ 型領域側のP型
領域5とP型アイソレーション領域4の間隔を大きくし
ても、上記で述べたダイオード25の電流によるP型
領域5端部への電流集中は十分には緩和されない。よっ
てサージ電流により半導体保護装置が破壊され易い。
(B) When a negative surge is applied to the input terminal 16 with respect to the V ss terminal. The surge current concentrates at the end of the P-type region 5 near the first P + -type region 8 for the following reason. As a result, the semiconductor protection device is easily destroyed. P
Regarding the breakdown voltage of the junction formed by the type region 5 and the N-type region 3, the value at the end of the P-type region 5 is generally lower than the value at the bottom of the P-type region 5, and the above-mentioned (a) Due to the action, the breakdown current of the diode 25 is concentrated at the end of the P-type region 5. By the same operation as the above (a), the PNP
The current flowing through the reverse transistor of the type transistor 21 is
At the end of the P type region 5, it concentrates in the vicinity of the P + type region 8. A resistor 23 is connected in series to the emitter of the reverse transistor of the PNP transistor 22.
Therefore, when a surge current flows through the resistor 23, the emitter-base bias of the reverse transistor of the PNP type transistor 22 decreases. Therefore, PNP transistor 2
The reverse transistor of 2 cannot fully bypass the surge current. Further, as in the case of (a) above, even if the distance between the P-type region 5 and the P-type isolation region 4 on the P + -type region side is increased, the end portion of the P-type region 5 due to the current of the diode 25 described above. The current concentration on is not sufficiently relaxed. Therefore, the semiconductor protection device is easily damaged by the surge current.

【0006】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、入力保護抵抗となる第1導電型領
域端部へのサージ電流集中を抑えてサージによる破壊を
防止することのできる半導体保護装置を提供することを
目的とする。
The present invention has been made by paying attention to such a conventional problem, and suppresses the surge current concentration at the end portion of the first conductivity type region serving as the input protection resistance to prevent the breakdown due to the surge. It is an object of the present invention to provide a semiconductor protection device that can be manufactured.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第1に、第1導電型基板の主面上に第2
導電型領域を第1の第1導電型アイソレーション領域で
周囲と接合分離して形成し、前記第2導電型領域の主面
に入力保護抵抗となる第1導電型領域を形成し、該第1
導電型領域の一端側を入力端子又は出力端子の何れかに
接続するとともに他端側を保護ダイオード又は被保護内
部回路の少なくとも何れかに接続し、前記第1導電型ア
イソレーション領域を低電位端子又は電源端子の何れか
に接続してなる半導体保護装置において、前記第1導電
型領域の一端側と前記第1の第1導電型アイソレーショ
ン領域の間における前記第2導電型領域に、第2導電型
埋込領域により前記第1導電型基板と接合分離された第
2の第1導電型アイソレーション領域又はトレンチ型絶
縁物領域の何れかを設けてなることを要旨とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention firstly provides a second surface on a main surface of a first conductivity type substrate.
The conductive type region is formed by being joined and separated from the surroundings in the first first conductive type isolation region, and the first conductive type region serving as an input protection resistor is formed on the main surface of the second conductive type region. 1
One end side of the conductivity type region is connected to either the input terminal or the output terminal and the other end side is connected to at least one of the protection diode and the protected internal circuit, and the first conductivity type isolation region is connected to the low potential terminal. Alternatively, in a semiconductor protection device connected to either of a power supply terminal, a second conductive type region is provided between the one end side of the first conductive type region and the first first conductive type isolation region. The gist of the present invention is to provide either a second first-conductivity-type isolation region or a trench-type insulator region which is separated from the first-conductivity-type substrate by a conductive-type buried region.

【0008】第2に、前記第1導電型領域の一端側に第
1の第1導電型高濃度領域を形成し、該第1の第1導電
型高濃度領域を前記入力端子又は出力端子の何れかに接
続するとともに、前記第1導電型領域の他端側に第2の
第1導電型高濃度領域を形成し、該第2の第1導電型高
濃度領域を前記保護ダイオード又は被保護内部回路の少
なくとも何れかに接続してなることを要旨とする。
Second, a first first-conductivity-type high-concentration region is formed on one end side of the first-conductivity-type region, and the first first-conductivity-type high-concentration region is connected to the input terminal or the output terminal. A second high-concentration region of the first conductivity type is formed on the other end side of the first-conductivity type region while being connected to one of the regions, and the second high-concentration region of the first conductivity type is formed into the protection diode or the protected region. The gist is that it is connected to at least one of the internal circuits.

【0009】[0009]

【作用】上記構成において、第1に、第1導電型領域の
一端側と第1の第1導電型アイソレーション領域の間に
おける第2導電型領域内に、第2導電型埋込領域により
第1導電型基板と接合分離された第2の第1導電型アイ
ソレーション領域又はトレンチ型絶縁物領域の何れかを
設けることにより、第1導電型領域と第2導電型領域間
の接合及び第1の第1導電型アイソレーション領域と第
2導電型領域間の接合により形成された両ダイオードを
流れるサージ電流は、第1導電型領域の一端側と、この
一端側と対向している第1の第1導電型アイソレーショ
ン領域へ至るという最短経路を流れることができない。
このため第1導電型領域の一端側へのサージ電流集中が
緩和される。また第1導電型領域をエミッタ、第2導電
型領域をベース、第1の第1導電型アイソレーション領
域をコレクタとする寄生トランジスタにはそのエミッタ
と第1導電型領域の一端側との間に直列に寄生抵抗15
が生じ、この寄生抵抗15によりエミッタ・ベース間バ
イアスが低下して電流値が抑えられる。このため第1導
電型領域の一端側へのサージ電流集中が緩和される。さ
らに第2の第1導電型アイソレーション領域を設けた場
合は、第1導電型領域をエミッタ、第2導電型領域をベ
ース、第2の第1導電型アイソレーション領域をコレク
タとする寄生トランジスタ及び第2の第1導電型アイソ
レーション領域をエミッタ、第2導電型領域をベース、
第1の第1導電型アイソレーション領域をコレクタとす
る寄生トランジスタが形成されるが両寄生トランジスタ
が直列接続された合成ベース接地電流増幅率は単体寄生
トランジスタの電流増幅率より小となるので第1導電型
領域の一端側へのサージ電流集中が緩和される。このよ
うに各寄生ダイオード、各寄生トランジスタを流れるサ
ージ電流密度が低くなる上、特定の寄生ダイオード又は
寄生トランジスタにサージ電流が集中することなく、第
1導電型領域の一端側へのサージ電流集中が緩和される
のでサージによる半導体保護装置の破壊が防止される。
また、第2の第1導電型アイソレーション領域は第1導
電型領域の一部しか囲んでいないので、サージ印加時の
保護装置のインピーダンスは過大になることはなく、サ
ージに対する被保護内部回路の保護が保証される。
In the above structure, first, the second conductivity type buried region is provided in the second conductivity type region between the one end side of the first conductivity type region and the first isolation region of the first conductivity type. By providing either the second conductivity type isolation region or the trench type insulator region which is separated from the first conductivity type substrate by junction, the junction between the first conductivity type region and the second conductivity type region and the first The surge current flowing through both diodes formed by the junction between the first-conductivity-type isolation region and the second-conductivity-type region is applied to one end side of the first-conductivity-type region and to the first end facing the one-end side. The shortest path to the first conductivity type isolation region cannot flow.
Therefore, the surge current concentration on the one end side of the first conductivity type region is alleviated. Further, in a parasitic transistor having the first conductivity type region as an emitter, the second conductivity type region as a base, and the first first conductivity type isolation region as a collector, a parasitic transistor is provided between the emitter and one end side of the first conductivity type region. Parasitic resistance 15 in series
The parasitic resistance 15 lowers the emitter-base bias and suppresses the current value. Therefore, the surge current concentration on the one end side of the first conductivity type region is alleviated. When a second first-conductivity-type isolation region is further provided, a parasitic transistor having the first-conductivity-type region as an emitter, the second-conductivity-type region as a base, and the second first-conductivity-type isolation region as a collector, and The second isolation region of the first conductivity type is the emitter, the isolation region of the second conductivity type is the base,
A parasitic transistor having the collector of the first isolation region of the first conductivity type is formed, but the combined base ground current amplification factor in which both parasitic transistors are connected in series is smaller than the current amplification factor of the single parasitic transistor. Surge current concentration on one end side of the conductivity type region is mitigated. As described above, the surge current density flowing through each parasitic diode or each parasitic transistor is reduced, and the surge current is not concentrated on a specific parasitic diode or parasitic transistor, and the surge current is concentrated on one end side of the first conductivity type region. Since this is mitigated, the semiconductor protection device is prevented from being damaged by the surge.
In addition, since the second isolation region of the first conductivity type only surrounds a part of the first conductivity type region, the impedance of the protection device at the time of applying a surge does not become excessive, and the internal circuit of the protected internal circuit against the surge is prevented. Protection is guaranteed.

【0010】第2に、第1導電型領域の表面濃度が低濃
度の場合は、第1導電型領域の一端側に第1の第1導電
型高濃度領域を形成し、他端側に第2の第1導電型高濃
度領域を形成することによりオーミックコンタクトを確
実にとることができて半導体保護装置の適正な動作が保
証される。
Secondly, when the surface concentration of the first conductivity type region is low, the first first conductivity type high concentration region is formed on one end side of the first conductivity type region and the first concentration is on the other end side. By forming the second high-concentration region of the first conductivity type, the ohmic contact can be surely made and the proper operation of the semiconductor protection device is guaranteed.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1及び図2に基づ
いて説明する。なお、図1及び図2において前記図3及
び図4における部材及び部位等と同一ないし均等のもの
は、前記と同一符号を以って示し重複した説明を省略す
る。まず、半導体保護装置の構成を説明すると、本実施
例では、第1のP+ 型領域8近傍のP型領域5の端部
と、この端部と対向しているP型アイソレーション領域
4の間におけるN型領域3内に、第2のP型アイソレー
ション領域10が形成されている。第2のP型アイソレ
ーション領域10とP型基板1とはN型埋込領域11に
より接合分離されている。第1のP+ 型領域8近傍のP
型領域5をエミッタ、N型領域3をベース、第2のP型
アイソレーション領域10をコレクタとするPNP型ト
ランジスタ12が形成されるとともに第2のP型アイソ
レーション領域10をエミッタ、N型領域3をベース、
第1のP型アイソレーション領域4をコレクタとするP
NP型トランジスタ13が形成されている。また第1の
+ 型領域8近傍のP型領域5をエミッタ、N型領域3
をベース、第1のP型アイソレーション領域4をコレク
タとするPNP型トランジスタ14が形成されている。
PNP型トランジスタ14のエミッタはP型領域5内部
の寄生抵抗15を介して第1のP+ 型領域8に接続され
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In FIG. 1 and FIG. 2, the same or equivalent members and parts as those in FIG. 3 and FIG. First, the structure of the semiconductor protection device will be described. In the present embodiment, an end portion of the P-type region 5 near the first P + -type region 8 and a P-type isolation region 4 facing the end portion are formed. A second P-type isolation region 10 is formed in the N-type region 3 between. The second P-type isolation region 10 and the P-type substrate 1 are junction-separated by the N-type buried region 11. P in the vicinity of the first P + type region 8
A PNP transistor 12 is formed which has the type region 5 as an emitter, the N type region 3 as a base, and the second P type isolation region 10 as a collector, and the second P type isolation region 10 is an emitter and an N type region. Based on 3,
P using the first P-type isolation region 4 as a collector
The NP type transistor 13 is formed. In addition, the P-type region 5 near the first P + -type region 8 is the emitter, and the N-type region 3 is
Is formed as a base, and the PNP type transistor 14 having the first P type isolation region 4 as a collector is formed.
The emitter of the PNP type transistor 14 is connected to the first P + type region 8 via the parasitic resistance 15 inside the P type region 5.

【0012】次に、上述のように構成された半導体保護
装置の作用を説明する。(a)Vss端子に対して入力端
子16に正のサージが印加された場合。ダイオード24
が降伏し、かつダイオード25が順バイアスされる。ダ
イオード24の降伏電流により、PNP型トランジスタ
22,12,14がターンオンする。そしてPNP型ト
ランジスタ12の電流である正孔が第2のP型アイソレ
ーション領域10へ注入され、第2のP型アイソレーシ
ョン領域10の電位が上昇することにより、PNP型ト
ランジスタ13がターンオンする。サージ電流は、入力
端子16からダイオード24と25、PNP型トランジ
スタ22、PNP型トランジスタ12と13、又はPN
P型トランジスタ14を経てVss端子へ流れる。ここで
本実施例では以下に述べる作用によりP型領域5端部へ
の電流集中が緩和されて半導体保護装置の破壊が防止さ
れる。PNP型トランジスタ12のベース接地電流増
幅率をα12、PNP型トランジスタ13のベース接地電
流増幅率をα13とすると、PNP型トランジスタ12と
13が直列接続されている回路の合成ベース接地電流増
幅率α’は、 α’=α12・α13<min(α12,α13) なぜならば|α12|<1でかつ|α13|<1だからであ
る。よってα’はPNP型トランジスタ単体の電流増幅
率より小さくなるので、PNP型トランジスタ12と1
3を流れるサージ電流の大きさは過大にならない。よっ
て第1のP+ 型領域8近傍におけるP型領域5端部への
電流集中は従来例よりも緩和される。第2のP型アイ
ソレーション領域10はN型埋込領域11によってP型
基板1と接合分離されているため、PNP型トランジス
タ12から第2のP型アイソレーション領域10を経て
P型基板1へ至る電流パスはない。よってと同様に、
P型領域5端部への電流集中は起きない。第2のP型
アイソレーション領域10があるためにダイオード24
と25を流れるサージ電流は第1のP+ 型領域8近傍の
P型領域5端部から、この端部と対向している第1のP
型アイソレーション領域4へ至るという最短経路を流れ
ることができない。よってダイオード24と25の直列
回路の寄生抵抗(図示せず)は、従来例における寄生抵
抗よりも大きくなる。このためダイオード24と25を
流れるサージ電流の大きさは従来例よりも小さくなる。
第2のP型アイソレーション領域10があるために、
PNP型トランジスタ14の電流は第1のP+ 型領域8
近傍以外のP型領域5からN型領域3へ注入される。こ
こで、このトランジスタ電流は寄生抵抗15を流れるの
で、この寄生抵抗15で電圧降下を生じる。よってPN
P型トランジスタ14のエミッタ・ベース間バイアスが
低下し、PNP型トランジスタ14への電流集中が緩和
される。PNP型トランジスタ22はバーティカル構
造であるので、従来同様に、サージ電流はP型領域5底
面部の広い面積部分からN型領域3へ注入される。よっ
てPNP型トランジスタ22を流れるサージ電流密度は
低い。
Next, the operation of the semiconductor protection device configured as described above will be described. (A) When a positive surge is applied to the input terminal 16 with respect to the V ss terminal. Diode 24
Breakdown and the diode 25 is forward biased. The breakdown current of the diode 24 turns on the PNP transistors 22, 12, and 14. Then, holes, which are currents of the PNP type transistor 12, are injected into the second P type isolation region 10, and the potential of the second P type isolation region 10 rises, so that the PNP type transistor 13 is turned on. The surge current flows from the input terminal 16 to the diodes 24 and 25, the PNP type transistor 22, the PNP type transistors 12 and 13, or the PN.
It flows to the V ss terminal through the P-type transistor 14. Here, in this embodiment, the current concentration at the end portion of the P-type region 5 is relaxed by the action described below, and the semiconductor protection device is prevented from being destroyed. Assuming that the base ground current amplification factor of the PNP type transistor 12 is α 12 and the base ground current amplification factor of the PNP type transistor 13 is α 13 , the combined base ground current amplification factor of the circuit in which the PNP type transistors 12 and 13 are connected in series. α ′ is α ′ = α 12 · α 13 <min (α 12 , α 13 ), because | α 12 | <1 and | α 13 | <1. Therefore, α'is smaller than the current amplification factor of the PNP type transistor alone, so that PNP type transistors 12 and 1
The magnitude of the surge current flowing through 3 does not become excessive. Therefore, the concentration of current on the end portion of the P type region 5 in the vicinity of the first P + type region 8 is relaxed as compared with the conventional example. Since the second P-type isolation region 10 is junction-separated from the P-type substrate 1 by the N-type buried region 11, the PNP-type transistor 12 passes through the second P-type isolation region 10 to the P-type substrate 1. There is no current path to reach. So, like
No current concentration occurs at the end of the P-type region 5. The diode 24 due to the presence of the second P-type isolation region 10.
Surge currents flowing through the first and second P + -type regions 8 from the end of the P-type region 5 near the first P + -type region 8 to the first P-type region 5 facing the end.
It cannot flow on the shortest path to the mold isolation region 4. Therefore, the parasitic resistance (not shown) of the series circuit of the diodes 24 and 25 becomes larger than the parasitic resistance in the conventional example. Therefore, the magnitude of the surge current flowing through the diodes 24 and 25 is smaller than that of the conventional example.
Since there is the second P-type isolation region 10,
The current of the PNP type transistor 14 is the first P + type region 8
It is implanted from the P-type region 5 other than the vicinity to the N-type region 3. Here, since the transistor current flows through the parasitic resistance 15, a voltage drop occurs in the parasitic resistance 15. Therefore PN
The emitter-base bias of the P-type transistor 14 is reduced, and the current concentration on the PNP-type transistor 14 is reduced. Since the PNP transistor 22 has a vertical structure, the surge current is injected into the N-type region 3 from the wide area of the bottom surface of the P-type region 5 as in the conventional case. Therefore, the surge current density flowing through the PNP transistor 22 is low.

【0013】(b)Vss端子に対して入力端子16に負
のサージが印加された場合。ダイオード24が順バイア
スされ、かつダイオード25が降伏する。ダイオード2
5の降伏電流により、PNP型トランジスタ22,1
2,13及び14それぞれの逆トランジスタがターンオ
ンする。サージ電流はVss端子からPNP型トランジス
タ22の逆トランジスタ、PNP型トランジスタ12と
13の逆トランジスタ、又はPNP型トランジスタ14
の逆トランジスタを経て入力端子16へ流れる。ここで
本実施例では以下に述べる作用により半導体保護装置の
破壊が防止される。(a)のの場合と同様に、PN
P型トランジスタ12の逆トランジスタと13の逆トラ
ンジスタが直列接続されている回路の電流増幅率は、P
NP型トランジスタ12或いは13の逆トランジスタ単
体の電流増幅率より小さくなるのでPNP型トランジス
タ12の逆トランジスタとPNP型トランジスタ13の
逆トランジスタを流れるサージ電流の大きさは過大にな
らない。よって第1のP+ 型領域8近傍におけるP型領
域5端部への電流集中は従来例よりも緩和される。
(a)のと同様に、P型基板1からPNP型トランジ
スタ12の逆トランジスタを経てP型領域5へ至る電流
パスはない。よってP型領域5端部への電流集中は起き
ない。(a)のと同様に、ダイオード24と25を
流れるサージ電流の値は小さい。第2のP型アイソレ
ーション領域10があるために、PNP型トランジスタ
14の逆トランジスタのベース長が長くなり、電流増幅
率が低下するとともにコレクタに寄生抵抗15が接続さ
れているのでPNP型トランジスタ14の逆トランジス
タを流れるサージ電流が制限され、電流集中が起きにく
い。(a)のと同様に、PNP型トランジスタ22
の逆トランジスタはバーティカル構造であるので、サー
ジ電流密度は低い。
(B) When a negative surge is applied to the input terminal 16 with respect to the V ss terminal. Diode 24 is forward biased and diode 25 breaks down. Diode 2
Due to the breakdown current of 5, the PNP type transistors 22, 1
The reverse transistors of 2, 13, and 14 respectively are turned on. The surge current flows from the V ss terminal to the reverse transistor of the PNP type transistor 22, the reverse transistor of the PNP type transistors 12 and 13, or the PNP type transistor 14.
Flows to the input terminal 16 through the reverse transistor of. Here, in this embodiment, the semiconductor protection device is prevented from being broken by the following actions. As in the case of (a), PN
The current amplification factor of the circuit in which the reverse transistor of the P-type transistor 12 and the reverse transistor of 13 are connected in series is P
Since it is smaller than the current amplification factor of the reverse transistor alone of the NP type transistor 12 or 13, the magnitude of the surge current flowing through the reverse transistor of the PNP type transistor 12 and the reverse transistor of the PNP type transistor 13 does not become excessive. Therefore, the concentration of current on the end portion of the P type region 5 in the vicinity of the first P + type region 8 is relaxed as compared with the conventional example.
Similar to (a), there is no current path from the P-type substrate 1 to the P-type region 5 via the reverse transistor of the PNP-type transistor 12. Therefore, current concentration does not occur at the end of the P-type region 5. Similar to (a), the value of the surge current flowing through the diodes 24 and 25 is small. Since the second P-type isolation region 10 is provided, the base length of the reverse transistor of the PNP-type transistor 14 becomes long, the current amplification factor decreases, and the parasitic resistance 15 is connected to the collector. The surge current that flows through the reverse transistor is limited, and current concentration is less likely to occur. Similar to (a), the PNP transistor 22
The reverse transistor has a vertical structure, so the surge current density is low.

【0014】以上述べたように、本実施例では、ダイオ
ード24と25、PNP型トランジスタ12と13、P
NP型トランジスタ14及びPNP型トランジスタ22
を流れるサージ電流密度が低くなる上に、特定のトラン
ジスタ又はダイオードにサージ電流が集中することがな
い。したがってサージによる半導体保護装置の破壊が起
きにくくなる。また第2のP型アイソレーション領域1
0及びN型埋込領域11はP型領域5の一部しか囲んで
いないため、半導体保護装置のインピーダンスは過大に
ならない。即ち、PNP型トランジスタ12と13の直
列回路を流れるサージ電流の割合は小さいが、大部分の
サージ電流はダイオード24と25、PNP型トランジ
スタ14、あるいはPNP型トランジスタ22を流れ
る。よってサージ電流が入力保護抵抗20を経て内部回
路に注入され内部回路が破壊されるということはない。
As described above, in the present embodiment, the diodes 24 and 25, the PNP type transistors 12 and 13, and P.
NP type transistor 14 and PNP type transistor 22
The density of the surge current flowing through is low, and the surge current does not concentrate on a specific transistor or diode. Therefore, the semiconductor protection device is less likely to be damaged by the surge. In addition, the second P-type isolation region 1
Since the 0 and N type buried regions 11 surround only a part of the P type region 5, the impedance of the semiconductor protection device does not become excessive. That is, the ratio of the surge current flowing through the series circuit of the PNP type transistors 12 and 13 is small, but most of the surge current flows through the diodes 24 and 25, the PNP type transistor 14, or the PNP type transistor 22. Therefore, the surge current is not injected into the internal circuit through the input protection resistor 20 and the internal circuit is not destroyed.

【0015】なお、P型領域5の表面濃度がオーミック
コンタクトを取るに足るほど高濃度ならば、第1、第2
のP+ 型領域8,9を形成しなくても本半導体保護装置
は動作する。また、第2のP型アイソレーション領域の
代りにトレンチ型絶縁物領域を形成し、かつN型埋込領
域11を形成しない場合は、PNP型トランジスタ1
2,13が形成されない。このため第1のP+ 型領域8
近傍のP型領域5端部への電流集中がより一層起りにく
くなる。したがってサージによる半導体保護装置の破壊
が生じにくくなる。そして本実施例では、P型基板上に
本保護装置を形成した場合について説明したが、N型基
板上に本保護装置を形成した場合は、以上の説明におい
てP型とN型とを入れ替え、Vss端子をVdd端子にすれ
ばよい。さらに、本実施例では、入力端子に本保護装置
を接続した場合について説明したが、出力端子に本保護
装置を接続しても上記と同様の保護効果を生じる。
If the surface concentration of the P-type region 5 is high enough to make ohmic contact, the first and second regions are formed.
This semiconductor protection device operates even if the P + type regions 8 and 9 are not formed. Further, when the trench type insulator region is formed instead of the second P type isolation region and the N type buried region 11 is not formed, the PNP type transistor 1 is used.
2 and 13 are not formed. Therefore, the first P + type region 8
It is even more difficult for the current to concentrate on the end portion of the P-type region 5 in the vicinity. Therefore, the semiconductor protection device is less likely to be damaged by the surge. In this embodiment, the case where the main protection device is formed on the P-type substrate has been described. However, when the main protection device is formed on the N-type substrate, the P-type and the N-type are replaced in the above description, The V ss terminal may be the V dd terminal. Further, in the present embodiment, the case where the protective device is connected to the input terminal has been described. However, even when the protective device is connected to the output terminal, the same protective effect as described above is produced.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、各請求項記載の発
明によれば、それぞれ次のような効果を奏する。
As described above, according to the invention described in each claim, the following effects are obtained.

【0017】請求項1記載の発明によれば、入力保護抵
抗となる第1導電型領域における入力端子又は出力端子
の何れかに接続される一端側と第1の第1導電型アイソ
レーション領域の間における第2導電型領域に、第2導
電型埋込領域により第1導電型基板と接合分離された第
2の第1導電型アイソレーション領域又はトレンチ型絶
縁物領域の何れかを設けたため、第1導電型領域と第2
導電型領域間の接合及び第1の第1導電型アイソレーシ
ョン領域と第2導電型領域間の接合により形成される両
寄生ダイオードを流れる電流は第1導電型領域の一端側
とこの一端側と対向している第1の第1導電型アイソレ
ーション領域へ至るという最短経路を流れることができ
ず、第1導電型領域の一端側へのサージ電流集中が緩和
される。また第1導電型領域をエミッタ、第2導電型領
域をベース、第1の第1導電型アイソレーション領域を
コレクタとする寄生トランジスタにはそのエミッタと第
1導電型領域の一端側との間に直列に寄生抵抗が生じ、
この寄生抵抗によりエミッタ・ベース間バイアスが低下
して電流値が抑えられる。このため、この経路を通じて
も第1導電型領域の一端側へのサージ電流集中が緩和さ
れる。さらに、第2の第1導電型アイソレーション領域
を設けた場合は、第1導電型領域をエミッタ、第2導電
型領域をベース、第2の第1導電型アイソレーション領
域をコレクタとする寄生トランジスタと、第2の第1導
電型アイソレーション領域をエミッタ、第2導電型領域
をベース、第1の第1導電型アイソレーション領域をコ
レクタとする寄生トランジスタとの直列接続による合成
ベース接地電流増幅率が単体寄生トランジスタのベース
接地電流増幅率より小となるので、この経路においても
第1導電型領域の一端側へのサージ電流集中が緩和され
る。このように第1導電型領域の一端側へのサージ電流
集中が緩和されるとともに、各寄生ダイオード、各寄生
トランジスタを流れるサージ電流密度が低くなる上に特
定の寄生ダイオード又は寄生トランジスタへのサージ電
流集中がなくなってサージによる半導体保護装置の破壊
を防止することができる。
According to the first aspect of the present invention, one end side of the first conductivity type region serving as the input protection resistor, which is connected to either the input terminal or the output terminal, and the first isolation region of the first conductivity type. Since the second conductivity type region in between is provided with either the second first conductivity type isolation region or the trench type insulator region which is bonded and separated from the first conductivity type substrate by the second conductivity type buried region, First conductivity type region and second
The current flowing through both parasitic diodes formed by the junction between the conductivity type regions and the junction between the first first conductivity type isolation region and the second conductivity type region is at one end side of the first conductivity type region and this one end side. The shortest path to the opposing first isolation region of the first conductivity type cannot flow, and the surge current concentration on one end side of the first conductivity type region is alleviated. Further, in a parasitic transistor having the first conductivity type region as an emitter, the second conductivity type region as a base, and the first first conductivity type isolation region as a collector, a parasitic transistor is provided between the emitter and one end side of the first conductivity type region. Parasitic resistance occurs in series,
This parasitic resistance lowers the bias between the emitter and the base and suppresses the current value. Therefore, the concentration of the surge current on the one end side of the first conductivity type region is alleviated also through this path. Further, when the second first-conductivity-type isolation region is provided, a parasitic transistor having the first-conductivity-type region as an emitter, the second-conductivity-type region as a base, and the second first-conductivity-type isolation region as a collector And a parasitic base transistor having the second first conductivity type isolation region as an emitter, the second conductivity type region as a base, and the first first conductivity type isolation region as a collector, a combined base ground current amplification factor Becomes smaller than the base ground current amplification factor of the single parasitic transistor, so that the surge current concentration on the one end side of the first conductivity type region is alleviated also in this path. In this way, the surge current concentration on one end side of the first conductivity type region is relaxed, the surge current density flowing through each parasitic diode or each parasitic transistor is reduced, and the surge current to a specific parasitic diode or parasitic transistor is reduced. It is possible to prevent the semiconductor protective device from being damaged by the surge due to the lack of concentration.

【0018】請求項2記載の発明によれば、前記第1導
電型領域の一端側に第1の第1導電型高濃度領域を形成
し、該第1の第1導電型高濃度領域を入力端子又は出力
端子の何れかに接続するとともに、前記第1導電型領域
の他端側に第2の第1導電型高濃度領域を形成し、該第
2の第1導電型高濃度領域を保護ダイオード又は被保護
内部回路の少なくとも何れかに接続したため、入力保護
抵抗となる第1導電型領域部分のオーミックコンタクト
を確実にとることができて半導体保護装置を一層適正に
動作させることができる。
According to a second aspect of the present invention, a first first-conductivity-type high-concentration region is formed on one end side of the first-conductivity-type region, and the first first-conductivity-type high-concentration region is input. A second high-concentration region of the first conductivity type is formed on the other end side of the first-conductivity type region while being connected to either a terminal or an output terminal to protect the second high-concentration region of the first conductivity type. Since it is connected to at least one of the diode and the protected internal circuit, the ohmic contact of the first conductivity type region portion serving as the input protection resistance can be surely made, and the semiconductor protection device can be operated more properly.

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

【図1】本発明に係る半導体保護装置の実施例を示す縦
断面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an embodiment of a semiconductor protection device according to the present invention.

【図2】上記実施例の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the above embodiment.

【図3】従来の半導体保護装置の縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of a conventional semiconductor protection device.

【図4】上記従来例の平面図である。FIG. 4 is a plan view of the above conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型基板 3 N型領域 4 第1のP型アイソレーション領域 5 P型領域 8,9 第1、第2のP+ 型領域 10 第2のP型アイソレーション領域 11 N型埋込領域 16 入力端子1 P-type substrate 3 N-type region 4 First P-type isolation region 5 P-type region 8, 9 First and second P + -type regions 10 Second P-type isolation region 11 N-type buried region 16 Input terminal

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型基板の主面上に第2導電型領
域を第1の第1導電型アイソレーション領域で周囲と接
合分離して形成し、前記第2導電型領域の主面に入力保
護抵抗となる第1導電型領域を形成し、該第1導電型領
域の一端側を入力端子又は出力端子の何れかに接続する
とともに他端側を保護ダイオード又は被保護内部回路の
少なくとも何れかに接続し、前記第1導電型アイソレー
ション領域を低電位端子又は電源端子の何れかに接続し
てなる半導体保護装置において、前記第1導電型領域の
一端側と前記第1の第1導電型アイソレーション領域の
間における前記第2導電型領域に、第2導電型埋込領域
により前記第1導電型基板と接合分離された第2の第1
導電型アイソレーション領域又はトレンチ型絶縁物領域
の何れかを設けてなることを特徴とする半導体保護装
置。
1. A main surface of the second-conductivity-type region is formed by forming a second-conductivity-type region on the main-surface of the first-conductivity-type substrate while being separated from the surroundings by a first first-conductivity-type isolation region. A first conductivity type region serving as an input protection resistor is formed on one side, one end side of the first conductivity type region is connected to either an input terminal or an output terminal, and the other end side is at least a protection diode or a protected internal circuit. A semiconductor protection device connected to any one of the first conductivity type isolation region and the first conductivity type isolation region connected to either a low potential terminal or a power supply terminal, wherein one end side of the first conductivity type region and the first first A second first conductive type junction is separated from the first conductive type substrate by a second conductive type buried region in the second conductive type region between the conductive type isolation regions.
A semiconductor protection device comprising a conductive type isolation region or a trench type insulator region.
【請求項2】 前記第1導電型領域の一端側に第1の第
1導電型高濃度領域を形成し、該第1の第1導電型高濃
度領域を前記入力端子又は出力端子の何れかに接続する
とともに、前記第1導電型領域の他端側に第2の第1導
電型高濃度領域を形成し、該第2の第1導電型高濃度領
域を前記保護ダイオード又は被保護内部回路の少なくと
も何れかに接続してなることを特徴とする請求項1記載
の半導体保護装置。
2. A first first-conductivity-type high-concentration region is formed on one end side of the first-conductivity-type region, and the first first-conductivity-type high-concentration region is provided as either the input terminal or the output terminal. And a second first-conductivity-type high-concentration region is formed on the other end side of the first-conductivity-type region, and the second first-conductivity-type high-concentration region is connected to the protection diode or the protected internal circuit. The semiconductor protection device according to claim 1, wherein the semiconductor protection device is connected to at least one of the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10189879A (en) * 1996-12-27 1998-07-21 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor integrated circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10189879A (en) * 1996-12-27 1998-07-21 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor integrated circuit

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