JPH0837283A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH0837283A
JPH0837283A JP6169639A JP16963994A JPH0837283A JP H0837283 A JPH0837283 A JP H0837283A JP 6169639 A JP6169639 A JP 6169639A JP 16963994 A JP16963994 A JP 16963994A JP H0837283 A JPH0837283 A JP H0837283A
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Masashi Someya
正志 染谷
Masami Masuda
正美 増田
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Toshiba Corp
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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
    • H01L27/0255Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using diodes as protective elements
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Abstract

(57)【要約】 【目的】基板バイアス回路を備えるCMOS回路におけ
る電源投入時のラッチアップを防止する。 【構成】電源端子22には、電源電位VDDが印加さ
れ、電源端子23には、接地電位VSSが印加される。
電源電位VDDが供給されると、スイッチ31はオンに
なり、電源端子23とP- 型ウェル12が短絡される。
電源電位VDDが供給されて一定期間が経過し電源電位
VDDが上昇してくると、検出回路33がこれを検出
し、制御回路32は、電源電位VDDが所定値を越えた
ときにスイッチ31をオフにする。この時、バイアス回
路24は、正常動作を行っている。これにより、バイア
ス回路24からNチャネル型MOSトランジスタが形成
されるP- 型ウェル12に負電位VBNが供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板バイアス用電源を
内蔵したCMOS(相補型MOS)半導体集積回路の電
源投入時における異常動作防止技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の高速動作が要求されるCMOS半
導体集積回路では、Nチャネル型MOSトランジスタが
形成されるP型領域(基板又はウェル)に負電位を供給
するための電源回路を備えたものが増えている。
【0003】図16は、CMOSインバ−タ回路を示す
ものである。N型シリコン基板11には、P- 型ウェル
領域12及びN- 型ウェル領域13が形成されている。
- 型ウェル領域12には、Nチャネル型MOSトラン
ジスタTNが形成されている。Nチャネル型MOSトラ
ンジスタTNは、N+ 型ソ−ス領域14、N+ 型ドレイ
ン領域15及びゲ−ト電極16を有している。
【0004】N- 型ウェル領域13には、Pチャネル型
MOSトランジスタTPが形成されている。Pチャネル
型MOSトランジスタTPは、P+ 型ソ−ス領域17、
+型ドレイン領域18及びゲ−ト電極19を有してい
る。
【0005】また、P- 型ウェル領域12には、P+
不純物領域20が形成され、N- 型ウェル領域13に
は、N+ 型不純物領域21が形成されている。入力信号
INは、Nチャネル型MOSトランジスタTNのゲ−ト
電極16及びPチャネル型MOSトランジスタTPのゲ
−ト電極19に印加され、出力信号OUTは、Nチャネ
ル型MOSトランジスタTNのN+ 型ドレイン領域15
及びPチャネル型MOSトランジスタTPのN+ 型ドレ
イン領域18から出力される。
【0006】電源端子22は、Pチャネル型MOSトラ
ンジスタTPのP+ 型ソ−ス領域17及びN+ 型不純物
領域21に接続されている。電源端子22は、Pチャネ
ル型MOSトランジスタTPのP+ 型ソ−ス領域17及
びN- 型ウェル領域13に高電位VDDを供給する。
【0007】電源端子23は、Nチャネル型MOSトラ
ンジスタTNのN+ 型ソ−ス領域14に接続されてい
る。電源端子23は、Nチャネル型MOSトランジスタ
TNのN+ 型ソ−ス領域14に低電位VSSを供給す
る。
【0008】また、このCMOS半導体集積回路は、バ
イアス回路24を有している。このバイアス回路24
は、Nチャネル型MOSトランジスタTNが形成される
- 型ウェル領域12に、上記低電位VSSよりも低い
電位VBN(<VSS)を供給する。例えば、低電位V
SSが接地電位(0V)のときは、電位VBNは、負電
位となる。
【0009】上記低電位VSSよりも低い電位VBNを
- 型ウェル領域12に供給する理由は、N+ 型ドレイ
ン領域15とP- 型ウェル領域12との間の寄生容量を
低減できるからである。
【0010】図17は、N+ 型ドレイン領域及びP-
ウェル領域間の寄生容量と、P- 型ウェル領域の電位と
の関係を示すものである。縦軸は、N+ 型ドレイン領域
及びP- 型ウェル領域間の単位面積あたりの静電容量を
示し、横軸は、P- 型ウェル領域に印加される電位の絶
対値|VBN|を示している。
【0011】同図によれば、P- 型ウェル領域に印加さ
れる電位の絶対値|VBN|が大きくなるに従って、N
+ 型ソ−ス,ドレイン領域及びP- 型ウェル領域間の単
位面積あたりの静電容量が小さくなっていくのがわか
る。
【0012】図18は、図16のバイアス回路24の一
例を示すものである。この電源回路は、リング発振器2
5と、キャパシタC1及びダイオ−ド接続されたNチャ
ネル型MOSトランジスタQ1,Q2からなるポンプ回
路とから構成されている。なお、リング発振器25は、
例えばリング状に接続された3つのインバ−タI1〜I
3から構成されている。
【0013】図19は、図16及び図18のバイアス回
路の主要ノ−ドの波形を示すものである。図16及び図
18のバイアス回路における電位VBNの供給能力は、
リング発振器25の発振周波数fと、ポンプ回路のキャ
パシタC1の容量Cと、ノ−ドaの電圧波形の振幅Va
との積(f・C・Va)に比例している。
【0014】通常、ポンプ回路のキャパシタC1は、集
積回路全体のP- 型ウェル領域とシリコン基板間の容量
より小さいので、CMOS半導体集積回路の電源が投入
された後、リング発振器が発振を開始し、ポンプ回路が
低電位VSSよりも低い電位をP- 型ウェル領域に供給
し始めるまでの時間は、数マイクロ〜数十マイクロ秒を
要することになる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来で
は、CMOS半導体集積回路の電源が投入された後、リ
ング発振器が発振を開始し、バイアス回路が低電位VS
Sよりも低い電位VBNを供給するまでの時間が、数マ
イクロ〜数十マイクロ秒と長かった。
【0016】従って、この数マイクロ〜数十マイクロ秒
の間、P- 型ウェル領域は、直流的にフロ−ティング状
態となり、その電位が不安定になる欠点がある。図20
は、CMOS半導体集積回路の電源が投入された後の電
源電位VDDの立ち上がり波形とP- 型ウェル領域の電
位変化を示すものである。
【0017】縦軸は、電位を示し、横軸は、時間Tを示
している。時間T=t1においてCMOS半導体集積回
路に電源が投入されたとする。時間T=t1から一定期
間、P- 型ウェル領域は、直流的にフロ−ティング状態
となり、その電位が不安定になっている。
【0018】従って、電源電位VDDの立ち上がり時の
過渡変化により、P- 型ウェル領域には、電源端子とP
- 型ウェル領域間の容量結合による過渡電圧が発生す
る。この電圧により、電位VBNは、(>VSS)とな
る欠点がある。
【0019】これにより、NチャネルMOSトランジス
タTNのN+ 型ソ−ス,ドレイン領域及びP- 型ウェル
領域間は、順方向にバイアスされる。よって、Nチャネ
ルMOSトランジスタTNのN+ 型ソ−ス,ドレイン領
域及びP- 型ウェル領域間の電位差がダイオ−ドの順方
向電圧を越えると、当該N+ 型ソ−ス,ドレイン領域と
- 型ウェル領域との間に順方向電流が流れる。
【0020】図21は、図16のCMOSインバ−タに
寄生トランジスタのシンボルを記載したものである。図
22は、図21の寄生トランジスタによって構成される
等価回路を示すものである。
【0021】CMOS半導体集積回路は、その構造上、
寄生バイポ−ラトランジスタを有している。そして、図
22の等価回路は、サイリスタそのものを構成してい
る。従って、電源投入時の過渡現象によりVSS<VB
Nになると、寄生バイポ−ラトランジスタTr2にベ−
ス電流が流れる。また、このベ−ス電流が寄生バイポ−
ラトランジスタTr2をオンするに十分であれば、寄生
バイポ−ラトランジスタTr2はオン状態になる。
【0022】寄生バイポ−ラトランジスタTr2がオン
状態になると、寄生バイポ−ラトランジスタTr1にベ
−ス電流が流れ、寄生バイポ−ラトランジスタTr1は
オン状態になる。寄生バイポ−ラトランジスタTr1が
オン状態になると、寄生バイポ−ラトランジスタTr2
にベ−ス電流を供給する。
【0023】つまり、寄生バイポ−ラトランジスタTr
1,Tr2は、互いにベ−ス電流を供給し合うようにな
る。このため、寄生バイポ−ラトランジスタTr1,T
r2のエミッタ接地電流利得hfe1,hfe2が、
(hfe1×hfe2)>1の条件を満たしていれば、
この後、VSS≧VBNになっても、電源端子22から
電源端子23へ大電流が長れ続ける(ラッチアップ現
象)。
【0024】CMOS構造の半導体集積回路において、
上述のようなラッチアップ現象が発生すると、CMOS
回路が正常に動作しないばかりでなく、半導体装置の破
壊を招くことになる。
【0025】以上のように、基板バイアス回路を備えた
CMOS半導体集積回路においては、当該CMOS半導
体集積回路の電源投入時にラッチアップ現象が発生し易
いという欠点がある。
【0026】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
もので、その目的は、基板バイアス回路を備えたCMO
S半導体集積回路において、当該CMOS半導体集積回
路の電源投入時におけるラッチアップ現象を防止するこ
とである。
【0027】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体集積回路は、第1電位を供給するた
めの第1電源端子と、第2電位を供給するための第2電
源端子と、ソ−ス又はドレインが前記第1電源端子に接
続される第1導電型の第1MOSトランジスタと、前記
第1MOSトランジスタが形成される第2導電型の第1
領域と、前記第1領域に第3電位を供給するための第1
バイアス回路と、少なくとも前記第1及び第2電源端子
間に電源電圧を供給してから前記第1バイアス回路が動
作するまで前記第1電源端子と前記第1領域を短絡し、
前記第1バイアス回路が動作を開始した後に前記第1電
源端子と前記第1領域を切断する手段とを備える。
【0028】本発明の半導体集積回路は、第1電位を供
給するための第1電源端子と、第2電位を供給するため
の第2電源端子と、ソ−ス又はドレインが前記第1電源
端子に接続される第1導電型の第1MOSトランジスタ
と、前記第1MOSトランジスタが形成される第2導電
型の第1領域と、前記第1領域に第3電位を供給するた
めの第1バイアス回路と、少なくとも前記第1及び第2
電源端子間に印加される電源電圧が前記第1バイアス回
路を動作させる電圧に満たない場合には前記第1電源端
子と前記第1領域を短絡し、前記電源電圧が前記第1バ
イアス回路を動作させる電圧以上になった後に前記第1
電源端子と前記第1領域を切断する手段とを備える。
【0029】前記第1電位は、低電位であり、前記第2
電位は、高電位である。前記第1電位は、接地電位であ
り、前記第2電位は、正電位である。前記第1電位は、
負電位であり、前記第2電位は、接地電位である。
【0030】前記手段は、前記第1電源端子と前記第1
領域を短絡又は切断するためのスイッチ回路と、少なく
とも前記第2電位が所定レベルに満たないときには前記
スイッチ回路を閉じ、前記第2電位が所定レベル以上に
なったときに前記スイッチ回路を開くスイッチング制御
回路とから構成される。
【0031】本発明の半導体集積回路は、さらに、ソ−
ス又はドレインが前記第2電源端子に接続される第2導
電型の第2MOSトランジスタと、前記第2MOSトラ
ンジスタが形成される第1導電型の第2領域と、前記第
2領域に第4電位を供給するための第2バイアス回路と
を備え、前記手段は、少なくとも前記第1及び第2電源
端子間に電源電圧を供給してから前記第2バイアス回路
が動作するまで前記第2電源端子と前記第2領域を短絡
し、前記第2バイアス回路が動作を開始した後に前記第
2電源端子と前記第2領域を切断する。
【0032】本発明の半導体集積回路は、さらに、ソ−
ス又はドレインが前記第2電源端子に接続される第2導
電型の第2MOSトランジスタと、前記第2MOSトラ
ンジスタが形成される第1導電型の第2領域と、前記第
2領域に第4電位を供給するための第2バイアス回路と
を備え、前記手段は、少なくとも前記第1及び第2電源
端子間に印加される電源電圧が前記第2バイアス回路を
動作させる電圧に満たない場合には前記第2電源端子と
前記第2領域を短絡し、前記電源電圧が前記第2バイア
ス回路を動作させる電圧以上になった後に前記第2電源
端子と前記第2領域を切断する。
【0033】前記第1MOSトランジスタは、Nチャネ
ル型MOSトランジスタであり、前記第3電位は、前記
第1電位よりも低い電位である。前記第2MOSトラン
ジスタは、Pチャネル型MOSトランジスタであり、前
記第4電位は、前記第2電位よりも高い電位である。
【0034】
【作用】上記構成によれば、少なくとも第1及び第2電
源端子間に電源電圧を供給してから第1バイアス回路が
動作するまでは、第1電源端子と第1領域が短絡され、
第1バイアス回路が動作を開始した後に第1電源端子と
第1領域が切断される。また、少なくとも第1及び第2
電源端子間に印加される電源電圧が第1バイアス回路を
動作させる電圧に満たない場合には、第1電源端子と第
1領域が短絡され、電源電圧が第1バイアス回路を動作
させる電圧以上になった後に第1電源端子と第1領域が
切断される。
【0035】これにより、電源投入時から一定期間だ
け、第1又は第2MOSトランジスタが形成される第1
又は第2領域に第1又は第2電位を印加し、当該一定期
間が経過した後、即ち、第1又は第2バイアス回路が動
作を開始した後に第1又は第2領域に第3又は第4電位
を印加することができる。
【0036】従って、電源投入時において、第1又は第
2MOSトランジスタが形成される第1又は第2領域の
電位が、過渡的に第1又は第2電位よりも大きくなった
り、又は小さくなったりする事態がなくなる。つまり、
第1又は第2MOSトランジスタのソ−スと第1又は第
2領域の間で順方向電圧が印加されることがなく、ラッ
チアップを防止できる。
【0037】また、前記手段を、例えば第1電源端子と
第1領域を短絡又は切断するためのスイッチ回路と、少
なくとも第2電位が所定レベルに満たないときにはスイ
ッチ回路を閉じ、第2電位が所定レベル以上になったと
きにスイッチ回路を開くスイッチング制御回路により構
成すれば、簡単な回路構成によりラッチアップを防止で
きる。
【0038】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の半導体
集積回路を詳細に説明する。 [A] 図1は、本発明の第1実施例に係わるCMOS
半導体集積回路を示している。この半導体集積回路は、
例えばCMOSインバ−タを備えている。
【0039】まず、CMOSインバ−タの構成について
述べる。N型シリコン基板11には、P- 型ウェル領域
12及びN- 型ウェル領域13が形成されている。P-
型ウェル領域12には、Nチャネル型MOSトランジス
タTNが形成されている。Nチャネル型MOSトランジ
スタTNは、N+ 型ソ−ス領域14、N+ 型ドレイン領
域15及びゲ−ト電極16を有している。
【0040】N- 型ウェル領域13には、Pチャネル型
MOSトランジスタTPが形成されている。Pチャネル
型MOSトランジスタTPは、P+ 型ソ−ス領域17、
+型ドレイン領域18及びゲ−ト電極19を有してい
る。
【0041】また、P- 型ウェル領域12には、P+
不純物領域20が形成され、N- 型ウェル領域13に
は、N+ 型不純物領域21が形成されている。入力信号
INは、Nチャネル型MOSトランジスタTNのゲ−ト
電極16及びPチャネル型MOSトランジスタTPのゲ
−ト電極19に印加され、出力信号OUTは、Nチャネ
ル型MOSトランジスタTNのN+ 型ドレイン領域15
及びPチャネル型MOSトランジスタTPのN+ 型ドレ
イン領域18から出力される。
【0042】電源端子22は、Pチャネル型MOSトラ
ンジスタTPのP+ 型ソ−ス領域17及びN+ 型不純物
領域21に接続されている。電源端子22は、Pチャネ
ル型MOSトランジスタTPのP+ 型ソ−ス領域17及
びN- 型ウェル領域13に高電位VDDを供給する。
【0043】電源端子23は、Nチャネル型MOSトラ
ンジスタTNのN+ 型ソ−ス領域14に接続されてい
る。電源端子23は、Nチャネル型MOSトランジスタ
TNのN+ 型ソ−ス領域14に低電位VSSを供給す
る。
【0044】また、このCMOS半導体集積回路は、バ
イアス回路24を有している。このバイアス回路24
は、Nチャネル型MOSトランジスタTNが形成される
- 型ウェル領域12に、上記低電位VSSよりも低い
電位VBN(<VSS)を供給する。例えば、低電位V
SSが接地電位(0V)のときは、電位VBNは、負電
位となる。
【0045】なお、低電位VSSよりも低い電位VBN
をP- 型ウェル領域12に供給するのは、N+ 型ドレイ
ン領域15とP- 型ウェル領域12との間の寄生容量を
低減できるからである。
【0046】次に、本発明の半導体集積回路の主要部の
構成について述べる。図1において、Xで囲った部分
は、本発明の主要部を示している。P+ 型不純物領域2
0と電源端子23の間には、スイッチ回路31が接続さ
れている。スイッチ回路31は、スイッチング制御回路
32からの命令に基づいて、P+ 型不純物領域20と電
源端子23を短絡させたり、又は互いに絶縁させたりす
る。
【0047】一方、VDDレベル検出回路33は、電源
端子22の電位(高電位)VDDのレベルを検出し、そ
の情報をスイッチング制御回路32に与える。スイッチ
ング制御回路32は、VDDレベル検出回路33からの
情報に基づいて、CMOS半導体集積回路に電源が投入
された後、VDDがある一定レベルに達したときにスイ
ッチ回路31をオフ状態にする。
【0048】図2は、本発明の主要部である図1のXで
囲った部分の回路例である。スイッチ回路31は、例え
ばNチャネル型MOSトランジスタT1とダイオ−ドD
とから構成される。MOSトランジスタT1の一方のソ
−ス・ドレイン領域及びダイオ−ドDのアノ−ドは、P
+ 型不純物領域20に接続されている。従って、MOS
トランジスタT1の一方のソ−ス・ドレイン領域及びダ
イオ−ドDのアノ−ドには、バイアス回路24の出力電
位VBNが印加される。MOSトランジスタT1の他方
のソ−ス・ドレイン領域及びダイオ−ドDのカソ−ド
は、低電位VSSを供給する電源端子23に接続されて
いる。
【0049】VDDレベル検出回路33は、例えば直列
接続されたn個のダイオ−ドD1〜Dnから構成され
る。直列接続されたn個のダイオ−ドD1〜Dnのアノ
−ド側の一端は、高電位VDDを供給する電源端子22
に接続され、カソ−ド側の一端は、スイッッチング制御
回路32のラッチ回路34に接続されている。
【0050】スイッッチング制御回路32は、例えばラ
ッチ回路34及びコンデンサC1,C2から構成されて
いる。ラッチ回路34は、2つのインバ−タI1,I2
から構成されている。
【0051】インバ−タI1の出力端及びインバ−タI
2の入力端は、それぞれMOSトランジスタT1のゲ−
ト及びコンデンサC1を介して電源端子22に接続され
ている。また、インバ−タI1の入力端及びインバ−タ
I2の出力端は、それぞれVDDレベル検出回路33の
カソ−ド側の一端及びコンデンサC2を介して電源端子
23に接続されている。
【0052】次に、図1及び図2のCMOS半導体集積
回路の動作について説明する。図3は、図1及び図2の
CMOS半導体集積回路の動作を示す波形図である。同
図には、任意の時間t1において電源を投入した際の電
源電位(高電位)VDDの立ち上がり波形、P- 型ウェ
ル領域の電位変化及び主要ノ−ドの電位変化が示されて
いる。なお、縦軸は、電位Vの大きさを示し、横軸は、
時間Tを示している。
【0053】電源電位VDDの立ち上がり時、容量結合
によりP- 型ウェル領域12に発生した正電荷は、ダイ
オ−ドDを通じて電源端子23に放電される。また、ノ
−ドAの電位は、コンデンサC1を介しての容量結合に
より次第に上昇する。
【0054】ノ−ドAの電位VAは、(1)式で示され
るレベルVAmaxまで上昇する。但し、(1)式にお
いて、C1は、コンデンサC1の容量、CXは、ノ−ド
Aと電源端子23間の容量とする。
【0055】 VAmax = (C1×VDD)/(C1+CX) …(1) MOSトランジスタT1の閾値をVTN、ラッチ回路3
4の回路閾値をVTLとしたときに、VAmax>VT
N、VAmax>VTLなる条件を満たすように、コン
デンサC1の容量が設定されている。
【0056】電源が投入され、ノ−ドAの電位VAが、
MOSトランジスタT1の閾値VTNを越えると、MO
SトランジスタT1は、オン状態になる。これにより、
-型ウェル領域12と電源端子23が短絡される。
【0057】この時、ラッチ回路34がセットされ、ラ
ッチ回路34は、ノ−ドAの電位VAを高電位VDDに
充電しようと作用する。これにより、MOSトランジス
タT1は、オン状態を維持する。
【0058】これに対し、ノ−ドBの電位VBは、ラッ
チ回路34がセットされることにより低電位VSSを維
持する。しかし、ノ−ドBの電位VBは、VDDレベル
検出回路33により、(2)式で示される条件を満たす
と、上昇する。但し、直列接続されたn個のダイオ−ド
の1個分の閾値をVTDとし、高電位VDDは、電源投
入時の過渡期のため時間Tの関数になっているとする。
【0059】VDD ≧ n×VTD …(2) そして、ノ−ドBの電位VBが、VB>VTLを満たす
ようになると、ラッチ回路34は、リセットされる。従
って、ノ−ドAの正電荷は、ラッチ回路34を介して電
源端子23に放電される。
【0060】ノ−ドAの電位VAが、VA<VTNを満
たすようになると、MOSトランジスタT1がオフ状態
になる。これにより、P- 型ウェル領域12と電源端子
23が絶縁され、バイアス回路24から電位VBN(<
VSS)がP- 型ウェル領域12に供給される。
【0061】ここで、バイアス回路24が正常動作を行
うための必要最小限の電源電位をVDDminとする
と、基本的には、スイッチ回路によるP- 型ウェル領域
12と電源端子23の短絡が終了する前に、VDD≧V
DDminなる条件を満たしていることが必要である。
【0062】例えば、(3)及び(4)式に示す条件を
満たすように、VDDレベル検出回路33のダイオ−ド
の数(n)を決めてやればよい。 VDDmin = n×VTD …(3) VDD > n×VTD+VTL …(4) これにより、電源投入時において、Nチャネル型MOS
トランジスタが形成される基板、例えばP- 型ウェル領
域の電位が、過渡的に低電位VSSよりも大きくなると
いう事態がなくなる。例えば、低電位VSSが接地電位
のとき、P- 型ウェル領域の電位は、接地電位より負電
位になる。 [B] 図4は、本発明の第2実施例に係わるCMOS
半導体集積回路を示している。この半導体集積回路は、
例えばCMOSインバ−タを備えている。
【0063】まず、CMOSインバ−タの構成について
述べる。N型シリコン基板11には、P- 型ウェル領域
12及びN- 型ウェル領域13が形成されている。P-
型ウェル領域12には、Nチャネル型MOSトランジス
タTNが形成されている。Nチャネル型MOSトランジ
スタTNは、N+ 型ソ−ス領域14、N+ 型ドレイン領
域15及びゲ−ト電極16を有している。
【0064】N- 型ウェル領域13には、Pチャネル型
MOSトランジスタTPが形成されている。Pチャネル
型MOSトランジスタTPは、P+ 型ソ−ス領域17、
+型ドレイン領域18及びゲ−ト電極19を有してい
る。
【0065】また、P- 型ウェル領域12には、P+
不純物領域20が形成され、N- 型ウェル領域13に
は、N+ 型不純物領域21が形成されている。入力信号
INは、Nチャネル型MOSトランジスタTNのゲ−ト
電極16及びPチャネル型MOSトランジスタTPのゲ
−ト電極19に印加され、出力信号OUTは、Nチャネ
ル型MOSトランジスタTNのN+ 型ドレイン領域15
及びPチャネル型MOSトランジスタTPのN+ 型ドレ
イン領域18から出力される。
【0066】電源端子22は、Pチャネル型MOSトラ
ンジスタTPのP+ 型ソ−ス領域17に接続されてい
る。電源端子22は、Pチャネル型MOSトランジスタ
TPのP+ 型ソ−ス領域17に高電位VDDを供給す
る。
【0067】電源端子23は、Nチャネル型MOSトラ
ンジスタTNのN+ 型ソ−ス領域14に接続されてい
る。電源端子23は、Nチャネル型MOSトランジスタ
TNのN+ 型ソ−ス領域14に低電位VSSを供給す
る。
【0068】また、このCMOS半導体集積回路は、バ
イアス回路24,25を有している。バイアス回路24
は、Nチャネル型MOSトランジスタTNが形成される
-型ウェル領域12に、上記低電位VSSよりも低い
電位VBN(<VSS)を供給し、バイアス回路25
は、Pチャネル型MOSトランジスタTPが形成される
- 型ウェル領域13に、上記高電位VDDよりも高い
電位VBP(>VDD)を供給する。
【0069】次に、本発明の半導体集積回路の主要部の
構成について述べる。図4において、Xで囲った部分
は、本発明の主要部を示している。P+ 型不純物領域2
0と電源端子23の間には、スイッチ回路31aが接続
されている。スイッチ回路31aは、スイッチング制御
回路32からの命令に基づいて、P+ 型不純物領域20
と電源端子23を短絡させたり、又は互いに絶縁させた
りする。
【0070】同様に、N+ 型不純物領域21と電源端子
22の間には、スイッチ回路31bが接続されている。
スイッチ回路31bは、スイッチング制御回路32から
の命令に基づいて、N+ 型不純物領域21と電源端子2
2を短絡させたり、又は互いに絶縁させたりする。
【0071】一方、VDDレベル検出回路33は、電源
端子22の電位(高電位)VDDのレベルを検出し、そ
の情報をスイッチング制御回路32に与える。スイッチ
ング制御回路32は、VDDレベル検出回路33からの
情報に基づいて、CMOS半導体集積回路に電源が投入
された後、VDDがある一定レベルに達したときにスイ
ッチ回路31a,31bをオフ状態にする。
【0072】図5は、本発明の主要部である図4のXで
囲った部分の回路例である。スイッチ回路31aは、例
えばNチャネル型MOSトランジスタT1とダイオ−ド
Dとから構成される。MOSトランジスタT1の一方の
ソ−ス・ドレイン領域及びダイオ−ドDのアノ−ドは、
+ 型不純物領域20に接続されている。従って、MO
SトランジスタT1の一方のソ−ス・ドレイン領域及び
ダイオ−ドDのアノ−ドには、バイアス回路24の出力
電位VBNが印加される。MOSトランジスタT1の他
方のソ−ス・ドレイン領域及びダイオ−ドDのカソ−ド
は、低電位VSSを供給する電源端子23に接続されて
いる。
【0073】スイッチ回路31bは、例えばPチャネル
型MOSトランジスタT2とダイオ−ドD´とから構成
される。MOSトランジスタT2の一方のソ−ス・ドレ
イン領域及びダイオ−ドD´のカソ−ドは、N+ 型不純
物領域21に接続されている。従って、MOSトランジ
スタT2の一方のソ−ス・ドレイン領域及びダイオ−ド
D´のカソ−ドには、バイアス回路25の出力電位VB
Pが印加される。MOSトランジスタT2の他方のソ−
ス・ドレイン領域及びダイオ−ドD´のアノ−ドは、高
電位VDDを供給する電源端子22に接続されている。
【0074】VDDレベル検出回路33は、例えば直列
接続されたn個のダイオ−ドD1〜Dnから構成され
る。直列接続されたn個のダイオ−ドD1〜Dnのアノ
−ド側の一端は、高電位VDDを供給する電源端子22
に接続され、カソ−ド側の一端は、スイッチング制御回
路32のラッチ回路34に接続されている。
【0075】スイッチング制御回路32は、例えばラッ
チ回路34、コンデンサC1,C2及びインバ−タI3
から構成されている。ラッチ回路34は、2つのインバ
−タI1,I2から構成されている。
【0076】インバ−タI1の出力端及びインバ−タI
2の入力端は、それぞれMOSトランジスタT1のゲ−
ト、インバ−タI3を介してMOSトランジスタT2の
ゲ−ト及びコンデンサC1を介して電源端子22に接続
されている。また、インバ−タI1の入力端及びインバ
−タI2の出力端は、それぞれVDDレベル検出回路3
3のカソ−ド側の一端及びコンデンサC2を介して電源
端子23に接続されている。
【0077】この実施例は、バイアス回路24により、
Nチャネル型MOSトランジスタが形成されるP- 型ウ
ェル領域12に低電位VSSよりも低い電位VBNを与
え、かつ、バイアス回路25により、Pチャネル型MO
Sトランジスタが形成されるN- 型ウェル領域13に高
電位VDDよりも高い電位を与えるCMOS半導体集積
回路に関するものである。
【0078】即ち、電源投入時においては、P- 型ウェ
ル領域12と電源端子23を短絡させると共にN- 型ウ
ェル領域13と電源端子22を短絡させる。この後、例
えば高電位VDDが、各バイアス回路24,25が正常
動作し得るに十分な値に上昇すると、P- 型ウェル領域
12と電源端子23が絶縁され、N- 型ウェル領域13
と電源端子22が絶縁される。
【0079】次に、図4及び図5のCMOS半導体集積
回路の動作について説明する。図6は、図4のCMOS
半導体集積回路の電源投入時のN- 型ウェル領域の電位
波形図である。
【0080】同図には、任意の時間t1において電源を
投入した際の電源電位(高電位)VDDの立ち上がり波
形、N- 型ウェル領域の電位変化が示されている。な
お、縦軸は、電位Vの大きさを示し、横軸は、時間Tを
示している。P- 型ウェル領域の電位変化は、第1実施
例(図3参照)と同じである。
【0081】電源電位VDDの立ち上がり時、容量結合
により、P- 型ウェル領域12に発生した正電荷は、ダ
イオ−ドDを通じて電源端子23に放電され、N- 型ウ
ェル領域13に発生した負電荷は、ダイオ−ドD´を通
じて電源端子22に放電される。また、ノ−ドAの電位
は、コンデンサC1を介しての容量結合により次第に上
昇する。
【0082】ノ−ドAの電位VAは、上記(1)式で示
されるレベルVAmaxまで上昇する。MOSトランジ
スタT1の閾値をVTN、ラッチ回路34の回路閾値を
VTLとしたときに、VAmax>VTN、VAmax
>VTLなる条件を満たすように、コンデンサC1の容
量が設定されている。
【0083】電源が投入され、ノ−ドAの電位VAが、
MOSトランジスタT1の閾値VTNを越えると、MO
SトランジスタT1は、オン状態になる。同時に、ノ−
ドCの電位VCが、MOSトランジスタT2の閾値VT
Pを越えると、MOSトランジスタT2は、オン状態に
なる。
【0084】これにより、P- 型ウェル領域12と電源
端子23が短絡されると共に、N-型ウェル領域13と
電源端子22が短絡される。つまり、電源投入後、P-
型ウェル領域12は、低電位VSSを維持し、N- 型ウ
ェル領域13は、高電位VDDを維持する。
【0085】この時、ラッチ回路34がセットされ、ラ
ッチ回路34は、ノ−ドAの電位VAを高電位VDD、
ノ−ドCの電位VCを低電位VSSに充電しようと作用
する。これにより、MOSトランジスタT1,T2は、
オン状態を維持する。
【0086】これに対し、ノ−ドBの電位VBは、ラッ
チ回路34がセットされることにより低電位VSSを維
持する。しかし、ノ−ドBの電位VBは、VDDレベル
検出回路33により、上記(2)式で示される条件を満
たすと、上昇する。
【0087】そして、ノ−ドBの電位VBが、VB>V
TLを満たすようになると、ラッチ回路34は、リセッ
トされる。従って、ノ−ドAの正電荷は、ラッチ回路3
4を介して電源端子23に放電され、ノ−ドCの負電荷
は、インバ−タI3を介して電源端子22に放電され
る。
【0088】ノ−ドAの電位VAが、VA<VTNを満
たすようになると、MOSトランジスタT1がオフ状態
になる。これにより、P- 型ウェル領域12と電源端子
23が絶縁され、バイアス回路24から電位VBN(<
VSS)がP- 型ウェル領域12に供給される。
【0089】また、ノ−ドCの電位VCが、VC<|V
TP|を満たすようになると、MOSトランジスタT2
がオフ状態になる。但し、VTPは、MOSトランジス
タT2の閾値である。これにより、N- 型ウェル領域1
3と電源端子22が絶縁され、バイアス回路25から電
位VBP(>VDD)がN- 型ウェル領域13に供給さ
れる。
【0090】ここで、バイアス回路24,25が正常動
作を行うための必要最小限の電源電位をVDDminと
すると、基本的には、スイッチ回路によるP- 型ウェル
領域12と電源端子23の短絡及びN- 型ウェル領域1
3と電源端子22の短絡が終了する前に、VDD≧VD
Dminなる条件を満たしていることが必要である。例
えば、上記(3)及び(4)式に示す条件を満たすよう
に、VDDレベル検出回路33のダイオ−ドの数(n)
を決めてやればよい。
【0091】これにより、電源投入時において、Nチャ
ネル型MOSトランジスタが形成される基板、例えばP
- 型ウェル領域の電位が、過渡的に低電位VSSよりも
大きくなるという事態がなくなる。例えば、低電位VS
Sが接地電位のとき、P- 型ウェル領域の電位が正電位
になることはなく、接地電位から、直ちにバイアス回路
により負電位になる。
【0092】また、電源投入時において、Pチャネル型
MOSトランジスタが形成される基板、例えばN- 型ウ
ェル領域の電位が、過渡的に高電位VDDよりも小さく
なるという事態がなくなる。
【0093】よって、電源投入時におけるラッチアップ
現象を防止できる。これに対し、従来のCMOS半導体
集積回路では、図7に示すように、電源の投入からバイ
アス回路25が正常動作するまでの間、N- 型ウェル領
域13の電位VBPが高電位VDDよりも低くなる事態
が生じる。そして、N- 型ウェル領域13とPチャネル
型MOSトランジスタのP+ 型ソ−ス領域17が順方向
にバイアスされる。従って、N- 型ウェル領域13とP
+ 型ソ−ス領域17間の電位差が所定値を越えると、ラ
ッチアップ現象を引き起こす欠点がある。 [C] 図8は、本発明の第3実施例に係わるCMOS
半導体集積回路を示している。
【0094】この半導体集積回路は、上述の第1実施例
に比べると、VDDレベル検出回路の構成が異なってお
り、その他の構成については、上記第1実施例の構成と
同じである。
【0095】即ち、VDDレベル検出回路33は、n個
のNチャネル型MOSトランジスタM1,M2,〜Mn
から構成されている。各MOSトランジスタM1,M
2,〜Mnは、P- 型ウェル領域又はP型シリコン基板
に形成され、図1のバイアス回路により、このP- 型ウ
ェル領域又はP型シリコン基板にも、低電位VSSより
も低い電位VBNが印加される。
【0096】各MOSトランジスタM1,M2,〜Mn
のゲ−トとソ−ス(又はドレイン)は、互いに接続され
ている。n個のMOSトランジスタM1,M2,〜Mn
は、その電流経路に対して互いに直列に接続されてい
る。
【0097】スイッチ回路31は、例えばNチャネル型
MOSトランジスタT1とダイオ−ドDとから構成され
る。MOSトランジスタT1の一方のソ−ス・ドレイン
領域及びダイオ−ドDのアノ−ドは、P+ 型不純物領域
20に接続されている。従って、MOSトランジスタT
1の一方のソ−ス・ドレイン領域及びダイオ−ドDのア
ノ−ドには、バイアス回路24の出力電位VBNが印加
される。MOSトランジスタT1の他方のソ−ス・ドレ
イン領域及びダイオ−ドDのカソ−ドは、低電位VSS
を供給する電源端子23に接続されている。
【0098】スイッッチング制御回路32は、例えばラ
ッチ回路34及びコンデンサC1,C2から構成されて
いる。ラッチ回路34は、2つのインバ−タI1,I2
から構成されている。
【0099】インバ−タI1の出力端及びインバ−タI
2の入力端は、それぞれMOSトランジスタT1のゲ−
ト及びコンデンサC1を介して電源端子22に接続され
ている。また、インバ−タI1の入力端及びインバ−タ
I2の出力端は、それぞれVDDレベル検出回路33の
一端及びコンデンサC2を介して電源端子23に接続さ
れている。
【0100】上記構成においても、電源投入時におい
て、Nチャネル型MOSトランジスタが形成される基
板、例えばP- 型ウェル領域の電位が、過渡的に低電位
VSSよりも大きくならないという効果が得られる。 [D] 図9は、本発明の第4実施例に係わるCMOS
半導体集積回路を示している。
【0101】この半導体集積回路は、上述の第2実施例
に比べると、VDDレベル検出回路の構成が異なってお
り、その他の構成については、上記第2実施例の構成と
同じである。
【0102】即ち、VDDレベル検出回路33は、n個
のNチャネル型MOSトランジスタM1,M2,〜Mn
から構成されている。各MOSトランジスタM1,M
2,〜Mnは、P- 型ウェル領域又はP型シリコン基板
に形成され、図1のバイアス回路により、このP- 型ウ
ェル領域又はP型シリコン基板にも、低電位VSSより
も低い電位VBNが印加される。
【0103】各MOSトランジスタM1,M2,〜Mn
のゲ−トとソ−ス(又はドレイン)は、互いに接続され
ている。n個のMOSトランジスタM1,M2,〜Mn
は、その電流経路に対して互いに直列に接続されてい
る。
【0104】スイッチ回路31aは、例えばNチャネル
型MOSトランジスタT1とダイオ−ドDとから構成さ
れる。MOSトランジスタT1の一方のソ−ス・ドレイ
ン領域及びダイオ−ドDのアノ−ドは、P+ 型不純物領
域20に接続されている。従って、MOSトランジスタ
T1の一方のソ−ス・ドレイン領域及びダイオ−ドDの
アノ−ドには、バイアス回路24aの出力電位VBNが
印加される。MOSトランジスタT1の他方のソ−ス・
ドレイン領域及びダイオ−ドDのカソ−ドは、低電位V
SSを供給する電源端子23に接続されている。
【0105】スイッチ回路31bは、例えばPチャネル
型MOSトランジスタT2とダイオ−ドD´とから構成
される。MOSトランジスタT2の一方のソ−ス・ドレ
イン領域及びダイオ−ドD´のカソ−ドは、N+ 型不純
物領域21に接続されている。従って、MOSトランジ
スタT2の一方のソ−ス・ドレイン領域及びダイオ−ド
D´のカソ−ドには、バイアス回路24bの出力電位V
BPが印加される。MOSトランジスタT2の他方のソ
−ス・ドレイン領域及びダイオ−ドD´のアノ−ドは、
高電位VDDを供給する電源端子22に接続されてい
る。
【0106】スイッッチング制御回路32は、例えばラ
ッチ回路34、コンデンサC1,C2及びインバ−タI
3から構成されている。ラッチ回路34は、2つのイン
バ−タI1,I2から構成されている。
【0107】インバ−タI1の出力端及びインバ−タI
2の入力端は、それぞれMOSトランジスタT1のゲ−
ト、インバ−タI3を介してMOSトランジスタT2の
ゲ−ト及びコンデンサC1を介して電源端子22に接続
されている。また、インバ−タI1の入力端及びインバ
−タI2の出力端は、それぞれVDDレベル検出回路3
3のカソ−ド側の一端及びコンデンサC2を介して電源
端子23に接続されている。
【0108】上記構成においても、電源投入時におい
て、Nチャネル型MOSトランジスタが形成される基
板、例えばP- 型ウェル領域の電位が、過渡的に低電位
VSSよりも大きくならない。
【0109】また、電源投入時において、Pチャネル型
MOSトランジスタが形成される基板、例えばN- 型ウ
ェル領域の電位が過渡的に高電位VDDよりも小さくな
らないという効果が得られる。 [E] 図10は、本発明の第5実施例に係わるCMO
S半導体集積回路を示している。
【0110】この半導体集積回路は、上述の第1実施例
に比べると、VDDレベル検出回路の構成が異なってお
り、その他の構成については、上記第1実施例の構成と
同じである。
【0111】即ち、VDDレベル検出回路33は、2つ
の抵抗R1,R2から構成されている。抵抗R1の一端
は、電源端子22に接続され、抵抗R2の一端は、電源
端子23に接続されている。抵抗R1の他端と抵抗R2
の他端は、互いに接続され、その接続点は、ラッチ回路
34の一端に接続されている。
【0112】スイッチ回路31は、例えばNチャネル型
MOSトランジスタT1とダイオ−ドDとから構成され
る。MOSトランジスタT1の一方のソ−ス・ドレイン
領域及びダイオ−ドDのアノ−ドは、P+ 型不純物領域
20に接続されている。従って、MOSトランジスタT
1の一方のソ−ス・ドレイン領域及びダイオ−ドDのア
ノ−ドには、バイアス回路24の出力電位VBNが印加
される。MOSトランジスタT1の他方のソ−ス・ドレ
イン領域及びダイオ−ドDのカソ−ドは、低電位VSS
を供給する電源端子23に接続されている。
【0113】スイッッチング制御回路32は、例えばラ
ッチ回路34及びコンデンサC1から構成されている。
ラッチ回路34は、2つのインバ−タI1,I2から構
成されている。
【0114】インバ−タI1の出力端及びインバ−タI
2の入力端は、それぞれMOSトランジスタT1のゲ−
ト及びコンデンサC1を介して電源端子22に接続され
ている。また、インバ−タI1の入力端及びインバ−タ
I2の出力端は、それぞれVDDレベル検出回路33の
抵抗R1,R2の接続点に接続されている。
【0115】なお、本実施例の場合においても、スイッ
チ回路31は、バイアス回路が正常動作し得る最低限の
電位VDDmin以上に電源電位VDDが上昇した時点
で、電源端子23とP- 型ウェル領域12を切断する必
要がある。
【0116】そこで、ラッチ回路34の回路閾値をVT
Lとし、抵抗R1,R2の抵抗値をそれぞれr1,r2
とすると、(5)式を満たすように、抵抗R1,R2の
抵抗値r1,r2を設定する。
【0117】 VTL = VDDmin{r2/(r1+r2)} …(5) 上記構成においても、電源投入時において、Nチャネル
型MOSトランジスタが形成される基板、例えばP-
ウェル領域の電位が、過渡的に低電位VSSよりも大き
くならないという効果が得られる。 [F] 図11は、本発明の第6実施例に係わるCMO
S半導体集積回路を示している。
【0118】この半導体集積回路は、上述の第2実施例
に比べると、VDDレベル検出回路の構成が異なってお
り、その他の構成については、上記第2実施例の構成と
同じである。
【0119】即ち、VDDレベル検出回路33は、2つ
の抵抗R1,R2から構成されている。抵抗R1の一端
は、電源端子22に接続され、抵抗R2の一端は、電源
端子23に接続されている。抵抗R1の他端と抵抗R2
の他端は、互いに接続され、その接続点は、ラッチ回路
34の一端に接続されている。
【0120】スイッチ回路31aは、例えばNチャネル
型MOSトランジスタT1とダイオ−ドDとから構成さ
れる。MOSトランジスタT1の一方のソ−ス・ドレイ
ン領域及びダイオ−ドDのアノ−ドは、P+ 型不純物領
域20に接続されている。従って、MOSトランジスタ
T1の一方のソ−ス・ドレイン領域及びダイオ−ドDの
アノ−ドには、バイアス回路24の出力電位VBNが印
加される。MOSトランジスタT1の他方のソ−ス・ド
レイン領域及びダイオ−ドDのカソ−ドは、低電位VS
Sを供給する電源端子23に接続されている。
【0121】スイッチ回路31bは、例えばPチャネル
型MOSトランジスタT2とダイオ−ドD´とから構成
される。MOSトランジスタT2の一方のソ−ス・ドレ
イン領域及びダイオ−ドD´のカソ−ドは、N+ 型不純
物領域21に接続されている。従って、MOSトランジ
スタT2の一方のソ−ス・ドレイン領域及びダイオ−ド
D´のカソ−ドには、バイアス回路25の出力電位VB
Pが印加される。MOSトランジスタT2の他方のソ−
ス・ドレイン領域及びダイオ−ドD´のアノ−ドは、高
電位VDDを供給する電源端子22に接続されている。
【0122】スイッチング制御回路32は、例えばラッ
チ回路34、コンデンサC1及びインバ−タI3から構
成されている。ラッチ回路34は、2つのインバ−タI
1,I2から構成されている。
【0123】インバ−タI1の出力端及びインバ−タI
2の入力端は、それぞれMOSトランジスタT1のゲ−
ト、インバ−タI3を介してMOSトランジスタT2の
ゲ−ト及びコンデンサC1を介して電源端子22に接続
されている。また、インバ−タI1の入力端及びインバ
−タI2の出力端は、それぞれVDDレベル検出回路3
3の抵抗R1,R2の接続点に接続されている。
【0124】なお、本実施例の場合においても、バイア
ス回路が正常動作し得る最低限の電位VDDmin以上
に電源電位VDDが上昇した時点で、スイッチ回路31
aは、電源端子23とP- 型ウェル領域12を切断し、
スイッチ回路31bは、電源端子22とN- 型ウェル領
域13を切断する必要がある。
【0125】そこで、ラッチ回路34の回路閾値をVT
Lとし、抵抗R1,R2の抵抗値をそれぞれr1,r2
とすると、上記(5)式を満たすように、抵抗R1,R
2の抵抗値r1,r2を設定する。
【0126】上記構成においても、電源投入時におい
て、Nチャネル型MOSトランジスタが形成される基板
(例えばP- 型ウェル領域)とN+ 型ソ−ス領域が順方
向にバイアスされない、Pチャネル型MOSトランジス
タが形成される基板(例えばN- 型ウェル領域)とP+
型ソ−ス領域が順方向にバイアスされないという効果が
得られる。 [G] 図12及び図13は、本発明の第7実施例に係
わるCMOS半導体集積回路を示している。
【0127】この半導体集積回路は、上述の第1実施例
に比べると、VDDレベル検出回路を有しない点、及び
スイッチング制御回路の構成の点において異なってお
り、その他の構成については、上記第1実施例の構成と
同じである。
【0128】即ち、スイッチ回路31は、例えばNチャ
ネル型MOSトランジスタT1とダイオ−ドDとから構
成される。MOSトランジスタT1の一方のソ−ス・ド
レイン領域及びダイオ−ドDのアノ−ドは、P+ 型不純
物領域20に接続されている。従って、MOSトランジ
スタT1の一方のソ−ス・ドレイン領域及びダイオ−ド
Dのアノ−ドには、バイアス回路24の出力電位VBN
が印加される。MOSトランジスタT1の他方のソ−ス
・ドレイン領域及びダイオ−ドDのカソ−ドは、低電位
VSSを供給する電源端子23に接続されている。
【0129】タイマ−&スイッチング制御回路32は、
例えばコンデンサC及び抵抗Rから構成されている。コ
ンデンサCの一端は、電源端子22に接続され、抵抗R
の一端は、電源端子23に接続されている。コンデンサ
Cの他端と抵抗Rの他端は、互いに接続され、その接続
点は、MOSトランジスタT1のゲ−トに接続されてい
る。
【0130】上記構成の半導体集積回路は、電源投入
時、スイッチ回路31により電源端子23とP- 型ウェ
ル領域12を短絡し、かつ、電源投入時から一定時間が
経過した後に、スイッチ回路31により電源端子23と
- 型ウェル領域12を切断するという動作を行う。
【0131】即ち、電源が投入されると、ノ−ドaは上
記(1)式に従い電位が上昇し、MOSトランジスタT
1がオン状態になる。従って、電源端子23とP- 型ウ
ェル領域12は、互いに短絡する。
【0132】この後、ノ−ドaの電位は、コンデンサC
の容量と抵抗Rの抵抗値で決まる時定数に従って、次第
に電源端子23に放電されていく。電源投入時から一定
時間が経過し、ノ−ドaの電位VaがMOSトランジス
タT1の閾値VT以下になると、MOSトランジスタT
1は、オフ状態になる。従って、電源端子23とP-
ウェル領域12は、互いに切断される。
【0133】なお、本実施例においても、スイッチ回路
31は、バイアス回路が正常動作し得る最低限の電位V
DDmin以上に電源電位VDDが上昇した時点で、電
源端子23とP- 型ウェル領域12を切断する必要があ
る。
【0134】つまり、電源投入時からVa≦VTとなる
時までに要する時間が、電源投入時からバイアス回路が
正常動作し得るまでに要する時間よりも長くなるよう
に、コンデンサCの容量及び抵抗Rの抵抗値を設定して
やればよい。
【0135】上記構成においても、電源投入時におい
て、Nチャネル型MOSトランジスタが形成される基
板、例えばP- 型ウェル領域の電位が、過渡的に低電位
VSSよりも大きくならないという効果が得られる。 [H] 図14及び図15は、本発明の第8実施例に係
わるCMOS半導体集積回路を示している。
【0136】この半導体集積回路は、高電位VDDが一
定(例えば接地電位)であり、電源投入により低電位V
SSが負電位になるものである。従って、バイアス回路
24は、N+ 型不純物領域21に接続され、N- 型ウェ
ル領域13に正電位(>VDD)を与える。
【0137】スイッチ回路31は、例えばPチャネル型
MOSトランジスタT2とダイオ−ドDとから構成され
る。MOSトランジスタT2の一方のソ−ス・ドレイン
領域及びダイオ−ドDのアノ−ドは、高電位VDDを供
給する電源端子22に接続されている。
【0138】MOSトランジスタT2の他方のソ−ス・
ドレイン領域及びダイオ−ドDのカソ−ドは、N+ 型不
純物領域21に接続されている。従って、MOSトラン
ジスタT1の他方のソ−ス・ドレイン領域及びダイオ−
ドDのカソ−ドには、バイアス回路24の出力電位VB
Pが印加される。
【0139】タイマ−&スイッチング制御回路32は、
例えばコンデンサC及び抵抗Rから構成されている。コ
ンデンサCの一端は、電源端子23に接続され、抵抗R
の一端は、電源端子22に接続されている。コンデンサ
Cの他端と抵抗Rの他端は、互いに接続され、その接続
点は、MOSトランジスタT2のゲ−トに接続されてい
る。
【0140】上記構成の半導体集積回路は、電源投入
時、スイッチ回路31により電源端子22とN- 型ウェ
ル領域13を短絡し、かつ、電源投入時から一定時間が
経過した後に、スイッチ回路31により電源端子22と
- 型ウェル領域13を切断するという動作を行う。
【0141】即ち、電源が投入されると、ノ−ドaは上
記(1)式に従い負電位になり、MOSトランジスタT
2がオン状態になる。従って、電源端子22とN- 型ウ
ェル領域13は、互いに短絡する。
【0142】この後、ノ−ドaの電位は、コンデンサC
の容量と抵抗Rの抵抗値で決まる時定数に従って、次第
に電源端子22に放電されていく。電源投入時から一定
時間が経過し、ノ−ドaの電位VaがMOSトランジス
タT2の閾値VT以上になると、MOSトランジスタT
2は、オフ状態になる。従って、電源端子22とN-
ウェル領域13は、互いに切断される。
【0143】なお、本実施例においても、スイッチ回路
31は、バイアス回路が正常動作し得る最低限の電位V
SSmin以下に電源電位VSSが下降した時点で、電
源端子22とN- 型ウェル領域13を切断する必要があ
る。
【0144】つまり、電源投入時からVa≧VTとなる
時までに要する時間が、電源投入時からバイアス回路が
正常動作し得るまでに要する時間よりも長くなるよう
に、コンデンサCの容量及び抵抗Rの抵抗値を設定して
やればよい。
【0145】上記構成においては、電源投入時におい
て、Pチャネル型MOSトランジスタが形成される基
板、例えばN- 型ウェル領域の電位が、過渡的に高電位
VDDよりも小さくならず、ラッチアップ現象を防止で
きるという効果が得られる。
【0146】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
集積回路によれば、次のような効果を奏する。例えば、
低電位VSSに接地電位を用いる場合、電源電位VDD
が供給されてからバイアス回路が動作するまで、低電位
VSSを供給する電源端子とNチャネルMOSトランジ
スタが形成されるP型領域を短絡し、かつ、バイアス回
路が動作を開始した後に電源端子とP型領域を切断し、
当該P型領域に負電位を供給するように構成している。
【0147】従って、電源投入時において、Nチャネル
型MOSトランジスタが形成されるP型領域の電位が過
渡的に正電位に上昇することがなく、N型ソ−ス領域と
P型領域とに順方向電圧がかかることがないため、ラッ
チアップを防止することができる。
【0148】また、電源電位VDDが供給されてからバ
イアス回路が動作するまで、電源電位VDDを供給する
電源端子とPチャネルMOSトランジスタが形成される
N型領域を短絡し、かつ、バイアス回路が動作を開始し
た後に電源端子とN型領域を切断し、当該N型領域に電
源電位VDDより高い電位を供給するように構成すれ
ば、PチャネルMOSトランジスタが形成されるN型領
域におけるラッチアップも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係わる半導体集積回路を
示す図。
【図2】図1の半導体集積回路のX部分を詳細に示す回
路図。
【図3】図1の半導体集積回路の動作を示す図。
【図4】本発明の第2実施例に係わる半導体集積回路を
示す図。
【図5】図4の半導体集積回路のX部分を詳細に示す回
路図。
【図6】図4の半導体集積回路のN- 型ウェル領域の電
位変化を示す図。
【図7】従来の半導体集積回路のN- 型ウェル領域の電
位変化を示す図。
【図8】本発明の第3実施例に係わる半導体集積回路を
示す図。
【図9】本発明の第4実施例に係わる半導体集積回路を
示す図。
【図10】本発明の第5実施例に係わる半導体集積回路
を示す図。
【図11】本発明の第6実施例に係わる半導体集積回路
を示す図。
【図12】本発明の第7実施例に係わる半導体集積回路
を示す図。
【図13】図12の半導体集積回路の主要部を示す図。
【図14】本発明の第8実施例に係わる半導体集積回路
を示す図。
【図15】図14の半導体集積回路の主要部を示す図。
【図16】従来のCMOSインバ−タ回路を示す図。
【図17】基板電位と寄生容量との関係を示す図。
【図18】図16のバイアス回路の一例を示す回路図。
【図19】図18のバイアス回路の主要ノ−ドの波形を
示す波形図。
【図20】電源投入後の基板電位の変化を示す図。
【図21】図16のインバ−タ回路において寄生トラン
ジスタを示す図。
【図22】図21の等価回路を示す図。
【符号の説明】
11 …N型シリコン基板、 12 …P- 型ウェル領域、 13 …N- 型ウェル領域、 14 …N+ 型ソ−ス領域、 15 …N+ 型ドレイン領域、 16,19 …ゲ−ト電極、 17 …P+ 型ソ−ス領域、 18 …P+ 型ドレイン領域、 20 …P+ 型不純物領域、 21 …N+ 型不純物領域、 22,23 …電源端子、 24,25 …バイアス回路、 31,31a,31b …スイッチ回路、 32 …スイッチング制御回路、 33 …VDDレベル検出回路、 34 …ラッチ回路、 T1,M1〜Mn …Nチャネル型MOSトランジ
スタ、 T2 …Pチャネル型MOSトランジ
スタ、 D,D1〜Dn …ダイオ−ド、 C,C1,C2 …コンデンサ、 I1〜I3 …インバ−タ、 R1,R2 …抵抗。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1電位を供給するための第1電源端子
    と、 第2電位を供給するための第2電源端子と、 ソ−ス又はドレインが前記第1電源端子に接続される第
    1導電型の第1MOSトランジスタと、 前記第1MOSトランジスタが形成される第2導電型の
    第1領域と、 前記第1領域に第3電位を供給するための第1バイアス
    回路と、 少なくとも前記第1及び第2電源端子間に電源電圧を供
    給してから前記第1バイアス回路が動作するまで前記第
    1電源端子と前記第1領域を短絡し、前記第1バイアス
    回路が動作を開始した後に前記第1電源端子と前記第1
    領域を切断する手段とを具備する半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 第1電位を供給するための第1電源端子
    と、 第2電位を供給するための第2電源端子と、 ソ−ス又はドレインが前記第1電源端子に接続される第
    1導電型の第1MOSトランジスタと、 前記第1MOSトランジスタが形成される第2導電型の
    第1領域と、 前記第1領域に第3電位を供給するための第1バイアス
    回路と、 少なくとも前記第1及び第2電源端子間に印加される電
    源電圧が前記第1バイアス回路を動作させる電圧に満た
    ない場合には前記第1電源端子と前記第1領域を短絡
    し、前記電源電圧が前記第1バイアス回路を動作させる
    電圧以上になった後に前記第1電源端子と前記第1領域
    を切断する手段とを具備する半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の半導体集積回路
    において、 前記第1MOSトランジスタは、Nチャネル型MOSト
    ランジスタであり、前記第3電位は、前記第1電位より
    も低い電位であることを特徴とする半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2に記載の半導体集積回路
    において、 前記第1MOSトランジスタは、Pチャネル型MOSト
    ランジスタであり、前記第3電位は、前記第1電位より
    も高い電位であることを特徴とする半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 請求項1又は2に記載の半導体集積回路
    において、 前記手段は、 前記第1電源端子と前記第1領域を短絡又は切断するた
    めのスイッチ回路と、 少なくとも前記第1電位と前記第2電位との差が所定レ
    ベルに満たないときには前記スイッチ回路を閉じ、前記
    第1電位と前記第2電位との差が所定レベル以上になっ
    たときに前記スイッチ回路を開くスイッチング制御回路
    とから構成されることを特徴とする半導体集積回路。
  6. 【請求項6】 請求項1又は2に記載の半導体集積回路
    において、 ソ−ス又はドレインが前記第2電源端子に接続される第
    2導電型の第2MOSトランジスタと、 前記第2MOSトランジスタが形成される第1導電型の
    第2領域と、 前記第2領域に第4電位を供給するための第2バイアス
    回路とをさらに具備し、 前記手段は、少なくとも前記第1及び第2電源端子間に
    電源電圧を供給してから前記第2バイアス回路が動作す
    るまで前記第2電源端子と前記第2領域を短絡し、前記
    第2バイアス回路が動作を開始した後に前記第2電源端
    子と前記第2領域を切断することを特徴とする半導体集
    積回路。
  7. 【請求項7】 請求項1又は2に記載の半導体集積回路
    において、 ソ−ス又はドレインが前記第2電源端子に接続される第
    2導電型の第2MOSトランジスタと、 前記第2MOSトランジスタが形成される第1導電型の
    第2領域と、 前記第2領域に第4電位を供給するための第2バイアス
    回路とをさらに具備し、 前記手段は、少なくとも前記第1及び第2電源端子間に
    印加される電源電圧が前記第2バイアス回路を動作させ
    る電圧に満たない場合には前記第2電源端子と前記第2
    領域を短絡し、前記電源電圧が前記第2バイアス回路を
    動作させる電圧以上になった後に前記第2電源端子と前
    記第2領域を切断することを特徴とする半導体集積回
    路。
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