JPH09307000A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH09307000A
JPH09307000A JP8117509A JP11750996A JPH09307000A JP H09307000 A JPH09307000 A JP H09307000A JP 8117509 A JP8117509 A JP 8117509A JP 11750996 A JP11750996 A JP 11750996A JP H09307000 A JPH09307000 A JP H09307000A
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JP
Japan
Prior art keywords
effect transistor
field effect
region
type
guard band
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Pending
Application number
JP8117509A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Ota
太田  実
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09307000A publication Critical patent/JPH09307000A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can prevent generation of latch-up without making large the size of a complementary field-effect transistor semiconductor device, even when a high voltage or noise is applied to the transistor semiconductor device from the exterior. SOLUTION: Guard band regions 53 and 54 connected to a source region of a field-effect transistor are provided in parallel to each other and apart from each other in a region where field-effect transistors 13 and 14 of different channel polarities are opposed to each other. Therefore, a latch-up preventing function can sufficiently exhibit without increasing its chip size.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の構造に
関し、とくにラッチアップを防止する対策を施す相補型
電界効果トランジスタ半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a semiconductor device, and more particularly to a complementary field effect transistor semiconductor device which is provided with a measure for preventing latch-up.

【0002】[0002]

【従来の技術】NチャネルとPチャネルとの電界効果ト
ランジスタを備える相補型電界効果トランジスタ半導体
装置においては、その構造上、バイポーラトランジスタ
が寄生的に存在し、これらのバイポーラトランジスタで
サイリスタ構造の回路を構成している。
2. Description of the Related Art In a complementary field effect transistor semiconductor device having N-channel and P-channel field effect transistors, bipolar transistors are parasitically present due to its structure, and these bipolar transistors form a thyristor structure circuit. I am configuring.

【0003】このため外部からの高い電圧やノイズなど
のなんらかの原因で、このサイリスタ構造の回路がオン
すると過大な電源電流が流れる。一度、この過大な電源
電流が流れると、サイリスタ構造の回路をオンさせる原
因を取り除いても電流は流れ続ける。
Therefore, when the circuit of the thyristor structure is turned on for some reason such as a high voltage or noise from the outside, an excessive power supply current flows. Once this excessive power supply current flows, the current continues to flow even if the cause of turning on the circuit of the thyristor structure is removed.

【0004】また多くの寄生的に存在するバイポーラト
ランジスタをオンして流れるため、正常動作時の電源電
流に比らべ、数10倍もの過大な電流値となり、金属配
線の溶断や接合破壊等を引き起こし、最終的には相補型
電界効果トランジスタ半導体装置が破損してしまう。こ
の現象はラッチアップと呼ばれ、このラッチアップの防
止対策は、相補型電界効果トランジスタ半導体装置にと
って必須である。
In addition, since many parasitic bipolar transistors are turned on and flow, the current value becomes several ten times as large as the power supply current during normal operation, which may cause fusing of metal wiring or destruction of junction. And eventually the complementary field effect transistor semiconductor device is damaged. This phenomenon is called latch-up, and measures to prevent this latch-up are essential for the complementary field effect transistor semiconductor device.

【0005】一般にラッチアップは、相補型電界効果ト
ランジスタ半導体装置の入出力端子や電源端子に、外部
から印加する高い電圧やノイズなどがトリガーとなって
発生する場合が多い。
In general, latch-up is often triggered by a high voltage or noise externally applied to an input / output terminal or a power supply terminal of a complementary field effect transistor semiconductor device.

【0006】つぎにラッチアップの発生機構を図面を用
いて説明する。図3はラッチアップを説明するための相
補型電界効果トランジスタ半導体装置を模式的に示す断
面図であり、図4は図3に示す相補型電界効果トランジ
スタ半導体装置に寄生的に存在するバイポーラトランジ
スタによるサイリスタ構造を示す等価回路図である。
Next, a latch-up generating mechanism will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a sectional view schematically showing a complementary field effect transistor semiconductor device for explaining latch-up, and FIG. 4 shows a bipolar transistor parasitically present in the complementary field effect transistor semiconductor device shown in FIG. It is an equivalent circuit diagram showing a thyristor structure.

【0007】図3に示す断面図を用いて相補型電界効果
トランジスタ半導体装置の構成を説明する。図3に示す
ように、N型の半導体基板20にPチャネルの電界効果
トランジスタ13を形成し、N型の半導体基板20に形
成するP型のウェル領域21にNチャネルの電界効果ト
ランジスタ14を形成し、相補型電界効果トランジスタ
回路を構成している。
The structure of the complementary field effect transistor semiconductor device will be described with reference to the sectional view shown in FIG. As shown in FIG. 3, a P-channel field effect transistor 13 is formed on an N-type semiconductor substrate 20, and an N-channel field effect transistor 14 is formed on a P-type well region 21 formed on the N-type semiconductor substrate 20. Then, a complementary field effect transistor circuit is configured.

【0008】これらの相補型電界効果トランジスタ回路
は同一の半導体基板上にP型とN型との不純物拡散領域
を形成するため、寄生的にPNP型バイポーラトランジ
スタQ1とPNP型バイポーラトランジスタQ2と、N
PN型バイポーラトランジスタQ3とNPN型バイポー
ラトランジスタQ4とが存在する。さらにN型の半導体
基板20とP型のウェル領域21とには各々寄生的に抵
抗r1と抵抗r2とが存在する。
Since these complementary field effect transistor circuits form P-type and N-type impurity diffusion regions on the same semiconductor substrate, they are parasitically connected to the PNP-type bipolar transistor Q1 and the PNP-type bipolar transistor Q2.
There are a PN type bipolar transistor Q3 and an NPN type bipolar transistor Q4. Further, a resistance r1 and a resistance r2 are parasitically present in the N-type semiconductor substrate 20 and the P-type well region 21, respectively.

【0009】またPNP型バイポーラトランジスタQ1
とPNP型バイポーラトランジスタQ2とのコレクタと
NPN型バイポーラトランジスタQ3とNPN型バイポ
ーラトランジスタQ4とのベースとがP型のウェル領域
12となり、同様にPNP型バイポーラトランジスタQ
1とPNP型バイポーラトランジスタQ2とのベースと
NPN型バイポーラトランジスタQ3とNPN型バイポ
ーラトランジスタQ4とのコレクタとがN型の半導体基
板20となり、サイリスタ構造の回路を構成している。
Further, a PNP type bipolar transistor Q1
And the collectors of the PNP type bipolar transistor Q2 and the bases of the NPN type bipolar transistor Q3 and the NPN type bipolar transistor Q4 form the P type well region 12, and similarly the PNP type bipolar transistor Q is formed.
The base of 1 and the PNP type bipolar transistor Q2 and the collectors of the NPN type bipolar transistor Q3 and the NPN type bipolar transistor Q4 serve as an N type semiconductor substrate 20 to form a thyristor structure circuit.

【0010】図3の断面図と図4のサイリスタ構造の等
価回路図とを用いてサイリスタ構造の回路の動作を以下
に説明する。まず、OUT端子に外部からの高い電圧や
ノイズ等が印加する場合を説明する。
The operation of the circuit having the thyristor structure will be described below with reference to the sectional view of FIG. 3 and the equivalent circuit diagram of the thyristor structure of FIG. First, the case where a high voltage or noise from the outside is applied to the OUT terminal will be described.

【0011】図4に示すOUT端子に電源VDD以上の
電圧を印加すると、図3に示すPチャネルの電界効果ト
ランジスタ13のドレイン領域が順バイアスとなり、P
NP型バイポーラトランジスタQ2のエミッタとベース
とに電流が流れ、エミッタとコレクタ間が導通する。こ
れにより抵抗r2に電流が流れ、抵抗r2の両端に電圧
が発生する。
When a voltage higher than the power supply VDD is applied to the OUT terminal shown in FIG. 4, the drain region of the P-channel field effect transistor 13 shown in FIG.
A current flows through the emitter and base of the NP-type bipolar transistor Q2, and the emitter and collector are electrically connected. As a result, a current flows through the resistor r2 and a voltage is generated across the resistor r2.

【0012】抵抗r2の両端に発生する電圧はNPN型
バイポーラトランジスタQ3のベース電位となり、この
ベース電位が正方向に電圧上昇し、NPN型バイポーラ
トランジスタQ3がオンする。
The voltage generated across the resistor r2 becomes the base potential of the NPN bipolar transistor Q3, and this base potential rises in the positive direction to turn on the NPN bipolar transistor Q3.

【0013】NPN型バイポーラトランジスタQ3に電
流が流れると、抵抗r1の両端に電圧が発生し、すなわ
ちPNP型バイポーラトランジスタQ1のベース電位が
下降し、PNP型バイポーラトランジスタQ1がオンす
る。
When a current flows through the NPN type bipolar transistor Q3, a voltage is generated across the resistor r1, that is, the base potential of the PNP type bipolar transistor Q1 drops and the PNP type bipolar transistor Q1 is turned on.

【0014】このため、PNP型バイポーラトランジス
タQ1のエミッタとベースおよび抵抗r2とを通して電
流が流れ、抵抗r2の両端に再び電圧が発生し、NPN
型バイポーラトランジスタQ3のオン状態を維持し、O
UT端子に印加する電圧を取り除いても電源VDDと電
源VSSとの間で過大な電流は流れ続ける。
Therefore, a current flows through the emitter and base of the PNP bipolar transistor Q1 and the resistor r2, a voltage is again generated across the resistor r2, and the NPN is generated.
Type bipolar transistor Q3 is maintained in the ON state,
Even if the voltage applied to the UT terminal is removed, an excessive current continues to flow between the power supply VDD and the power supply VSS.

【0015】またOUT端子に電源VSS以下の電圧を
印加すると、Nチャネルの電界効果トランジスタ14の
ドレイン領域が順バイアスとなり、NPN型バイポーラ
トランジスタQ4のベースとエミッタとに電流が流れ、
エミッタとコレクタ間が導通する。これによって抵抗r
1に電流が流れ、抵抗r1の両端部に電圧が発生し、P
NP型バイポーラトランジスタQ1がオンする。
When a voltage lower than the power supply VSS is applied to the OUT terminal, the drain region of the N-channel field effect transistor 14 is forward biased, and a current flows through the base and emitter of the NPN bipolar transistor Q4.
Conduction occurs between the emitter and the collector. This makes the resistance r
1, a current flows, a voltage is generated across the resistor r1, and P
The NP type bipolar transistor Q1 is turned on.

【0016】これによって抵抗r2の両端に電圧が発生
し、NPN型バイポーラトランジスタQ3がオンする。
このため抵抗r1の両端に再び電圧が発生し、PNP型
バイポーラトランジスタQ1のオン状態を維持し、OU
T端子に印加する電圧を取り除いても電源VDDと電源
VSSとの間で過大な電流は流れ続ける。
As a result, a voltage is generated across the resistor r2 and the NPN bipolar transistor Q3 is turned on.
For this reason, a voltage is again generated across the resistor r1, and the PNP bipolar transistor Q1 is maintained in the ON state.
Even if the voltage applied to the T terminal is removed, an excessive current continues to flow between the power supply VDD and the power supply VSS.

【0017】すなわちこの状態は、OUT端子に電源V
DD以上の電圧を印加する場合と同様に、NPN型バイ
ポーラトランジスタQ3とPNP型バイポーラトランジ
スタQ1の各々のコレクタ電流がベース電流を供給し合
うことになり、電源を切断するまで電流が流れ続ける。
That is, in this state, the power supply V is supplied to the OUT terminal.
Similar to the case of applying a voltage equal to or higher than DD, the collector currents of the NPN bipolar transistor Q3 and the PNP bipolar transistor Q1 supply the base currents to each other, and the currents continue to flow until the power is turned off.

【0018】ラッチアップの発生機構は上記の説明だけ
に限定するものではなく、多くの要因が考えられる。つ
ぎに電源に外部からの高い電圧やノイズなどが印加する
場合を説明する。
The mechanism of latch-up generation is not limited to the above description, but many factors can be considered. Next, a case where a high voltage or noise from the outside is applied to the power supply will be described.

【0019】電源VDDに高い正の電圧やノイズなどを
印加すると、Pチャネルの電界効果トランジスタ13の
ソース領域とN型の半導体基板20とが順バイアスとな
り、PNP型バイポーラトランジスタQ1のエミッタと
ベースとに電流が流れ、エミッタとコレクタ間が導通
し、抵抗r2とを通して電流が流れ、抵抗r2の両端に
電圧が発生する。以下前述のOUT端子に電源VDD以
上の電圧を印加する場合の例と同様な過程を経てラッチ
アップが発生する。
When a high positive voltage or noise is applied to the power supply VDD, the source region of the P-channel field effect transistor 13 and the N-type semiconductor substrate 20 are forward biased, and the emitter and base of the PNP-type bipolar transistor Q1 are connected. , A current flows between the emitter and the collector, a current flows through the resistor r2, and a voltage is generated across the resistor r2. Latch-up occurs through the same process as in the case of applying a voltage higher than the power supply VDD to the OUT terminal described above.

【0020】さらにまた、電源VSSに高い負の電圧や
ノイズ等を印加する場合も、Nチャネルの電界効果トラ
ンジスタ14のソース領域とP型のウェル領域21とが
順バイアスとなり、NPN型バイポーラトランジスタQ
3のベースとエミッタとに電流が流れ、コレクタとエミ
ッタ間が導通し、抵抗r1を通して電流が流れ、抵抗r
1の両端に電圧が発生する。以下前述のOUT端子に電
源VSS以下の電圧を印加する場合の例と同様な過程を
経てラッチアップが発生する。
Furthermore, when a high negative voltage, noise, or the like is applied to the power supply VSS, the source region of the N-channel field effect transistor 14 and the P-type well region 21 are forward biased, and the NPN-type bipolar transistor Q.
A current flows through the base and the emitter of 3, the collector and the emitter conduct, and the current flows through the resistor r1 and the resistor r
A voltage is generated across 1. Latch-up occurs through the same process as in the case of applying a voltage equal to or lower than the power supply VSS to the OUT terminal described above.

【0021】いずれの場合においても、相補型電界効果
トランジスタ半導体装置のN型の半導体基板20あるい
はP型のウェル領域21内に電流が流れ、内部の抵抗r
1と抵抗r2との電圧降下が一定限界値を越えるとラッ
チアップが発生する。
In either case, current flows in the N-type semiconductor substrate 20 or P-type well region 21 of the complementary field effect transistor semiconductor device, and the internal resistance r
When the voltage drop between 1 and the resistor r2 exceeds a certain limit value, latch-up occurs.

【0022】図4の等価回路図によれば、抵抗r1と抵
抗r2との両端の電圧がPNP型バイポーラトランジス
タQ1とNPN型バイポーラトランジスタQ3とのベー
ス・エミッタ間電圧VBEと等しくなる電圧値が一定限
界値となる。これはラッチアップ発生の条件のひとつで
ある。
According to the equivalent circuit diagram of FIG. 4, the voltage value at which the voltage across the resistors r1 and r2 becomes equal to the base-emitter voltage VBE between the PNP type bipolar transistor Q1 and the NPN type bipolar transistor Q3 is constant. It becomes the limit value. This is one of the conditions for the occurrence of latch-up.

【0023】このラッチアップを防止するには多くの手
段が提案されている。以下に二つのラッチアップの防止
手段を説明する。
Many means have been proposed to prevent this latch-up. Two latch-up prevention means will be described below.

【0024】第1のラッチアップの防止手段は、サイリ
スタ構造の回路を構成するバイポーラトランジスタ自身
をオンしにくくしてラッチアップを防止するものであ
る。
The first latch-up prevention means prevents latch-up by making it difficult to turn on the bipolar transistor itself which constitutes the thyristor structure circuit.

【0025】具体的には、相補型電界効果トランジスタ
半導体装置内の各回路を構成する、Pチャネルの電界効
果トランジスタを設置する領域とNチャネルの電界効果
トランジスタを設置する領域とを離間する。
Specifically, the region in which the P-channel field effect transistor is installed and the region in which the N-channel field effect transistor is installed, which constitutes each circuit in the complementary field effect transistor semiconductor device, are separated from each other.

【0026】図3を例にして説明すれば、Pチャネルの
電界効果トランジスタ13とNチャネルの電界効果トラ
ンジスタ14との間を離間する。
Explaining with reference to FIG. 3, the P-channel field effect transistor 13 and the N-channel field effect transistor 14 are separated from each other.

【0027】これによって、図3と図4において寄生的
に存在するPNP型バイポーラトランジスタQ1とPN
P型バイポーラトランジスタQ2とのベース領域の幅、
すなわちPチャネルの電界効果トランジスタ13のドレ
イン領域とP型のウェル領域21との距離を増加し、さ
らにNPN型バイポーラトランジスタQ3とNPN型バ
イポーラトランジスタQ4とのコレクタの抵抗成分を増
加する場合と同等になり、相補型電界効果トランジスタ
半導体装置がラッチアップに移行する過程において、バ
イポーラトランジスタをオンしにくくする。
As a result, the PNP-type bipolar transistors Q1 and PN which exist parasitically in FIGS.
The width of the base region with the P-type bipolar transistor Q2,
In other words, the distance between the drain region of the P-channel field effect transistor 13 and the P-type well region 21 is increased, and the resistance component of the collectors of the NPN bipolar transistor Q3 and the NPN bipolar transistor Q4 is increased. This makes it difficult to turn on the bipolar transistor in the process in which the complementary field effect transistor semiconductor device shifts to latch-up.

【0028】しかしながら、このラッチアップの防止手
段は、Pチャネルの電界効果トランジスタを設置する領
域とNチャネルの電界効果トランジスタを設置する領域
とを離間するため、相補型電界効果トランジスタ回路が
占有する面積は大きくなる。このため、相補型電界効果
トランジスタ半導体装置全体の面積が増加するという問
題がある。
However, since the latch-up prevention means separates the region in which the P-channel field effect transistor is installed from the region in which the N-channel field effect transistor is installed, the area occupied by the complementary field effect transistor circuit is increased. Grows. Therefore, there is a problem that the area of the entire complementary field effect transistor semiconductor device increases.

【0029】つぎに第2のラッチアップの防止手段は、
相補型電界効果トランジスタ半導体装置の半導体基板あ
るいはウェル領域に注入するキャリアを吸収することで
ラッチアップを防止するというものである。図面を用い
て説明する。
Next, the second means for preventing latch-up is
Latch-up is prevented by absorbing carriers that are injected into the semiconductor substrate or the well region of the complementary field effect transistor semiconductor device. This will be described with reference to the drawings.

【0030】図5は従来のラッチアップの防止手段を説
明するための相補型電界効果トランジスタ半導体装置を
模式的に示す平面図であり、図6は図5に示す切断線B
−Bで切断した様子を模式的に示す断面図である。図7
は図6に示す相補型電界効果トランジスタ半導体装置に
寄生的に存在するバイポーラトランジスタによるサイリ
スタ構造を示す等価回路図である。
FIG. 5 is a plan view schematically showing a complementary field effect transistor semiconductor device for explaining a conventional latch-up prevention means, and FIG. 6 is a cutting line B shown in FIG.
It is sectional drawing which shows a mode that it cut | disconnected by -B. Figure 7
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram showing a thyristor structure using bipolar transistors parasitically present in the complementary field effect transistor semiconductor device shown in FIG. 6.

【0031】図5と図6とに示すように、Pチャネルの
電界効果トランジスタ13とNチャネルの電界効果トラ
ンジスタ14とは、各々N型のガードリング領域3とP
型のガードリング領域4とで周囲を囲っている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the P-channel field-effect transistor 13 and the N-channel field-effect transistor 14 have an N-type guard ring region 3 and a P-type field effect transistor 14, respectively.
It is surrounded by the guard ring region 4 of the mold.

【0032】Pチャネルの電界効果トランジスタ13の
ソース領域25とN型のガードリング領域3とは金属配
線8で電源VDD(図示しない)に接続し、Nチャネル
の電界効果トランジスタ14のソース領域28とP型の
ガードリング領域4とは金属配線9で電源VSS(図示
しない)に接続している。
The source region 25 of the P-channel field effect transistor 13 and the N-type guard ring region 3 are connected to a power supply VDD (not shown) by a metal wiring 8, and the source region 28 of the N-channel field effect transistor 14 is connected. The P-type guard ring region 4 is connected to a power supply VSS (not shown) by a metal wiring 9.

【0033】Pチャネルの電界効果トランジスタ13の
ゲート電極24とNチャネルの電界効果トランジスタ1
4のゲート電極29とは金属配線6で接続し、Pチャネ
ルの電界効果トランジスタ13のドレイン領域23とN
チャネルの電界効果トランジスタのドレイン領域30と
は金属配線11で接続している。
The gate electrode 24 of the P-channel field effect transistor 13 and the N-channel field effect transistor 1
4 is connected to the gate electrode 29 by the metal wiring 6 and is connected to the drain region 23 of the P-channel field effect transistor 13 and N
The drain region 30 of the field effect transistor of the channel is connected by the metal wiring 11.

【0034】図6に示すようにPNP型バイポーラトラ
ンジスタQ1とPNP型バイポーラトランジスタQ2
と、NPN型バイポーラトランジスタQ3とNPN型バ
イポーラトランジスタQ4と、抵抗r1と抵抗r2との
接続は図3に示すものと同様に相補型電界効果トランジ
スタ半導体装置に寄生的に存在している。
As shown in FIG. 6, PNP type bipolar transistor Q1 and PNP type bipolar transistor Q2.
The connection between the NPN type bipolar transistor Q3, the NPN type bipolar transistor Q4, and the resistors r1 and r2 is parasitically present in the complementary field effect transistor semiconductor device as shown in FIG.

【0035】また抵抗r11はN型のガードリング領域
3とN型の半導体基板20との間に寄生的に存在し、抵
抗r22はP型のガードリング領域4とP型の第2のウ
ェル領域21との間に寄生的に存在する。
The resistor r11 is parasitically present between the N type guard ring region 3 and the N type semiconductor substrate 20, and the resistor r22 is the P type guard ring region 4 and the P type second well region. It exists parasitically between 21 and 21.

【0036】図7に示すように、抵抗r1と抵抗r11
とは並列に接続し、抵抗r2と抵抗r22とは並列に接
続している。
As shown in FIG. 7, the resistors r1 and r11 are
Are connected in parallel, and the resistors r2 and r22 are connected in parallel.

【0037】例えば、金属配線11に外部からの高い電
圧やノイズなどが印加する場合、印加する高い電圧やノ
イズ等の極性によって、Pチャネルの電界効果トランジ
スタ13のドレイン領域23あるいはNチャネルの電界
効果トランジスタ14のドレイン領域30のどちらかが
順バイアスとなる。
For example, when a high voltage or noise from the outside is applied to the metal wiring 11, the drain region 23 of the P-channel field effect transistor 13 or the N-channel field effect is selected depending on the polarity of the applied high voltage or noise. Either of the drain regions 30 of the transistor 14 is forward biased.

【0038】すなわち、PNP型バイポーラトランジス
タQ2かNPN型バイポーラトランジスタQ4のどちら
かがオンしてN型の半導体基板20あるいはP型のウェ
ル領域21に電流を流す。
That is, either the PNP type bipolar transistor Q2 or the NPN type bipolar transistor Q4 is turned on and a current is passed through the N type semiconductor substrate 20 or the P type well region 21.

【0039】通常ではここでN型の半導体基板20ある
いはP型のウェル領域21に流れる電流は抵抗r1ある
いは抵抗r2に到達し、これらの抵抗の両端に電圧を発
生させ、従来のラッチアップの発生状態の説明通りの電
流伝達経路をたどり、PNP型バイポーラトランジスタ
Q1とNPN型バイポーラトランジスタQ3とで構成す
るサイリスタ構造の回路に電流を流し、ラッチアップ状
態に移行する。
Normally, the current flowing through the N-type semiconductor substrate 20 or the P-type well region 21 reaches the resistor r1 or the resistor r2, and a voltage is generated across both ends of the resistor to cause the conventional latch-up. By following the current transmission path as described in the state, a current is caused to flow in the thyristor structure circuit constituted by the PNP type bipolar transistor Q1 and the NPN type bipolar transistor Q3 to shift to the latch-up state.

【0040】しかしながら、図5と図6に示すPチャネ
ルの電界効果トランジスタ13とNチャネルの電界効果
トランジスタ14とは、それぞれN型のガードリング領
域3とP型のガードリング領域4とで周囲を囲われてい
る。
However, the P-channel field effect transistor 13 and the N-channel field effect transistor 14 shown in FIGS. 5 and 6 are surrounded by the N-type guard ring region 3 and the P-type guard ring region 4, respectively. It is surrounded.

【0041】このため、図7に示すように抵抗r1と抵
抗r11とは並列抵抗となり、また抵抗r2と抵抗r2
2とも並列抵抗となる。
Therefore, as shown in FIG. 7, the resistors r1 and r11 are parallel resistors, and the resistors r2 and r2 are also connected.
Both are parallel resistors.

【0042】したがって、N型の半導体基板20あるい
はP型のウェル領域21に流れる電流によって抵抗r1
あるいは抵抗r2との両端に発生する電圧はPNP型バ
イポーラトランジスタQ1またはNPN型バイポーラト
ランジスタQ3のベース・エミッタ間電圧VBEを超え
ることなくラッチアップを起こすことはない。
Therefore, the resistance r1 is generated by the current flowing in the N type semiconductor substrate 20 or the P type well region 21.
Alternatively, the voltage generated across the resistor r2 does not exceed the base-emitter voltage VBE of the PNP type bipolar transistor Q1 or the NPN type bipolar transistor Q3 and does not cause latch-up.

【0043】すなわち、注入するキャリアは、互いに対
向するN型の半導体基板20あるいはP型のウェル領域
21に到達する前に、電源VDDに接続するN型のガー
ドリング領域3と電源VSSに接続するP型のガードリ
ング領域4とに吸収される。
That is, the carriers to be injected are connected to the N-type guard ring region 3 connected to the power supply VDD and the power supply VSS before reaching the N-type semiconductor substrate 20 or the P-type well region 21 facing each other. It is absorbed by the P-type guard ring region 4.

【0044】さらにまた、Pチャネルの電界効果トラン
ジスタ13のソース領域25かNチャネルの電界効果ト
ランジスタ14のソース領域28のどちらかに外部から
の高い電圧やノイズ等が印加する場合も同様にラッチア
ップを発生することはない。
Furthermore, when a high voltage or noise from the outside is applied to either the source region 25 of the P-channel field effect transistor 13 or the source region 28 of the N-channel field effect transistor 14, latch-up is similarly performed. Will never occur.

【0045】[0045]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このラ
ッチアップの防止手段は、Pチャネルの電界効果トラン
ジスタ13とNチャネルの電界効果トランジスタ14と
を各々N型のガードリング領域3とP型のガードリング
領域4とで周囲を囲っている。
However, the latch-up prevention means includes a P-channel field-effect transistor 13 and an N-channel field-effect transistor 14, which are the N-type guard ring region 3 and the P-type guard ring, respectively. The area 4 surrounds the periphery.

【0046】このため、電界効果トランジスタの周囲に
ガードリング領域自体の設置面積が必要になり、相補型
電界効果トランジスタ半導体装置のチップサイズが大き
くなってしまう問題がある。これは、電界効果トランジ
スタなどの素子を微細化してコストダウンを行う手法に
逆行するものであり、好ましくない。
Therefore, the guard ring region itself needs to be installed around the field effect transistor, and the chip size of the complementary field effect transistor semiconductor device becomes large. This is against the method of reducing the cost by miniaturizing the element such as the field effect transistor and is not preferable.

【0047】これらの課題を解決するため、本発明の目
的は、相補型電界効果トランジスタ半導体装置に外部か
らの高い電圧やノイズ等が印加する場合でも、相補型電
界効果トランジスタ半導体装置のチップサイズを大きく
することなくラッチアップの発生を防止する半導体装置
を提供するものである。
In order to solve these problems, an object of the present invention is to reduce the chip size of the complementary field effect transistor semiconductor device even when a high voltage or noise from the outside is applied to the complementary field effect transistor semiconductor device. A semiconductor device that prevents the occurrence of latch-up without increasing the size.

【0048】[0048]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置では、以下に記載のような半導
体装置を採用する。
In order to achieve the above object, the semiconductor device of the present invention employs the semiconductor device as described below.

【0049】本発明の半導体装置においては、第1の電
界効果トランジスタと第2の電界効果トランジスタとか
らなる電界効果トランジスタ回路を有する半導体装置で
あって、第1の電界効果トランジスタのソース領域と反
対導電型の第1のガードバンド領域と、第2の電界効果
トランジスタのソース領域と反対導電型の第2のガード
バンド領域とを設け、第1の電界効果トランジスタのソ
ース領域を延長してこの第1のガードバンド領域に接続
し、第2の電界効果トランジスタのソース領域を延長し
てこの第2のガードバンド領域に接続し、第1の電界効
果トランジスタと第2の電界効果トランジスタとが互い
に向かい合う領域に第1のガードバンド領域と第2のガ
ードバンド領域とを平行して設置することを特徴とす
る。
The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a field effect transistor circuit composed of a first field effect transistor and a second field effect transistor, the semiconductor device being opposite to the source region of the first field effect transistor. A first guard band region of conductivity type and a source region of the second field effect transistor and a second guard band region of opposite conductivity type are provided to extend the source region of the first field effect transistor. The first field effect transistor and the second field effect transistor face each other by connecting to the first guard band region, extending the source region of the second field effect transistor and connecting to the second guard band region. It is characterized in that a first guard band region and a second guard band region are installed in parallel in the region.

【0050】本発明の半導体装置においては、第1の電
界効果トランジスタと第2の電界効果トランジスタとか
らなる電界効果トランジスタ回路を有する半導体装置で
あって、第1の電界効果トランジスタのソース領域と反
対導電型の第1のガードバンド領域と、第2の電界効果
トランジスタのソース領域と反対導電型の第2のガード
バンド領域とを設け、第1の電界効果トランジスタのソ
ース領域に比べ第1のガードバンド領域の深さは深く、
第2の電界効果トランジスタのソース領域に比らべ第2
のガードバンド領域の深さは深く、第1の電界効果トラ
ンジスタのソース領域を延長してこの第1のガードバン
ド領域に接続し、第2の電界効果トランジスタのソース
領域を延長してこの第2のガードバンド領域に接続し、
第1の電界効果トランジスタと第2の電界効果トランジ
スタとが互いに向かい合う領域に第1のガードバンド領
域と第2のガードバンド領域とを平行して、かつ離間し
て設置することを特徴とする。
The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a field effect transistor circuit composed of a first field effect transistor and a second field effect transistor, the semiconductor device being opposite to the source region of the first field effect transistor. A first guard band region of conductivity type and a source region of the second field effect transistor and a second guard band region of opposite conductivity type are provided, and a first guard band region is provided as compared with the source region of the first field effect transistor. The band area is deep,
Compared to the source region of the second field effect transistor, the second
Of the second field effect transistor is extended by extending the source region of the first field effect transistor and connecting to the first guard band region of the second field effect transistor. Connected to the guard band area of
It is characterized in that the first guard band region and the second guard band region are arranged in parallel and at a distance from each other in a region where the first field effect transistor and the second field effect transistor face each other.

【0051】本発明の半導体装置は、電界効果トランジ
スタのソース領域と反対導電型のガードバンド領域を設
け、電界効果トランジスタのソース領域を延長しこのガ
ードバンド領域に接続する。
In the semiconductor device of the present invention, a guard band region having a conductivity type opposite to that of the source region of the field effect transistor is provided, and the source region of the field effect transistor is extended and connected to this guard band region.

【0052】さらに本発明の半導体装置は、Pチャネル
の電界効果トランジスタとNチャネルの電界効果トラン
ジスタとで各々このガードバンド領域を設け、Pチャネ
ルの電界効果トランジスタとNチャネルの電界効果トラ
ンジスタとが互いに向かい合う領域とにこの二つのガー
ドバンド領域を平行して、かつ離間して設置する。
Further, in the semiconductor device of the present invention, the guard band regions are provided respectively for the P-channel field effect transistor and the N-channel field effect transistor, and the P-channel field effect transistor and the N-channel field effect transistor are mutually provided. These two guard band areas are installed in parallel with each other and in the area facing each other.

【0053】このことによって本発明は、Pチャネルの
電界効果トランジスタとNチャネルの電界効果トランジ
スタとがN型のガードバンド領域とP型のガードバンド
領域とで隔てられる。
Thus, in the present invention, the P-channel field effect transistor and the N-channel field effect transistor are separated by the N-type guard band region and the P-type guard band region.

【0054】相補型電界効果トランジスタ半導体装置に
外部からの高い電圧やノイズ等が印加する場合でも、P
チャネルの電界効果トランジスタとNチャネルの電界効
果トランジスタとが互いに向かい合う領域に二つのガー
ドバンド領域を設置することで、半導体基板あるいはウ
ェル領域に注入するキャリアをこれら二つのガードバン
ド領域が吸収するようになっている。このことによっ
て、本発明の半導体装置においては、ラッチアップの発
生条件を満たさず、ラッチアップの発生を抑えることが
できる。
Even when a high voltage or noise from the outside is applied to the complementary field effect transistor semiconductor device, P
By disposing two guard band regions in regions where the channel field effect transistor and the N channel field effect transistor face each other, carriers injected into the semiconductor substrate or the well region are absorbed by these two guard band regions. Has become. As a result, in the semiconductor device of the present invention, the latch-up generation condition is not satisfied, and the latch-up generation can be suppressed.

【0055】さらに本発明では、ガードバンド領域は相
補型電界効果トランジスタ回路の周囲全体を囲うことな
く、極性の異なる電界効果トランジスタとの間に設け
る。このため、ラッチアップを防止する手段に用いる面
積は小さい。したがって、相補型電界効果トランジスタ
回路の面積の増加を最小限にとどめることができ、半導
体装置のチップサイズを大きくすることなくラッチアッ
プを防止することができる。
Further, in the present invention, the guard band region is provided between the complementary field effect transistor circuit and the field effect transistors having different polarities, without surrounding the entire periphery thereof. Therefore, the area used for the means for preventing latch-up is small. Therefore, the increase in the area of the complementary field effect transistor circuit can be minimized, and the latch-up can be prevented without increasing the chip size of the semiconductor device.

【0056】[0056]

【発明の実施の形態】以下、本発明による最良の実施の
形態を図面を基に説明する。図1は本発明の実施の形態
における相補型電界効果トランジスタ半導体装置を模式
的に示す平面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view schematically showing a complementary field effect transistor semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【0057】まず、本発明の相補型電界効果トランジス
タ半導体装置の構成を、図1を用いて説明する。N型の
半導体基板20にPチャネルの第1の電界効果トランジ
スタ13を設け、N型の半導体基板20に設けるP型の
ウェル領域21にNチャネルの第2の電界効果トランジ
スタ14を設ける。
First, the structure of the complementary field effect transistor semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG. A P-channel first field effect transistor 13 is provided on the N-type semiconductor substrate 20, and an N-channel second field effect transistor 14 is provided on the P-type well region 21 provided on the N-type semiconductor substrate 20.

【0058】導電型がN型の半導体基板20にN型の第
1のガードバンド領域53を設け、P型の第1のウェル
領域21にP型の第2のガードバンド領域54を設け
る。
The N-type first guard band region 53 is provided on the semiconductor substrate 20 having the N-type conductivity, and the P-type second guard band region 54 is provided on the P-type first well region 21.

【0059】N型を有する第1のガードバンド領域53
とP型を有する第2のガードバンド領域54は、Pチャ
ネルの第1の電界効果トランジスタ13とNチャネルの
第2の電界効果トランジスタ14とが互いに向い合う領
域に互いに平行し、かつ離間して設ける。
First guard band region 53 having N type
And the second guard band region 54 having P type are parallel to and spaced from each other in the region where the P-channel first field effect transistor 13 and the N-channel second field effect transistor 14 face each other. Set up.

【0060】N型を有する第1のガードバンド領域53
とP型を有する第2のガードバンド領域54は、P型の
第1の電界効果トランジスタ13とN型の第2の電界効
果トランジスタ14とが互いに向かい合う領域以外にも
設けおり、各々金属配線8と金属配線9との下部に設け
ている。
First guard band region 53 having N type
The second guard band region 54 having the P-type and the P-type is provided in a region other than the region where the P-type first field effect transistor 13 and the N-type second field effect transistor 14 face each other, and each is provided with the metal wiring 8 And below the metal wiring 9.

【0061】P型の第1の電界効果トランジスタ13と
N型の第2の電界効果トランジスタ14とが互いに向か
い合う領域に設ける、N型の第1のガードバンド領域5
3とP型の第2のガードバンド領域54との間には、P
型のウェル領域21とN型の半導体基板20との境界を
設けている。すなわち、P型のウェル領域21とN型の
半導体基板20との境界を挟みN型の第1のガードバン
ド領域53とP型の第2のガードバンド領域54とが対
向して設けている。
The N-type first guard band region 5 provided in the region where the P-type first field effect transistor 13 and the N-type second field effect transistor 14 face each other.
3 and the P-type second guard band region 54, P
A boundary between the well region 21 of the type and the semiconductor substrate 20 of the N type is provided. That is, the N-type first guard band region 53 and the P-type second guard band region 54 are provided so as to face each other with the boundary between the P-type well region 21 and the N-type semiconductor substrate 20 sandwiched therebetween.

【0062】N型の第1のガードバンド領域53はN型
の第2の電界効果トランジスタ14を構成するN型のソ
ース領域28と同一の不純物濃度で構成し、P型の第2
のガードバンド領域54はP型の第1の電界効果トラン
ジスタ13を構成するP型のソース領域25と同一の不
純物濃度で構成する。
The N type first guard band region 53 has the same impurity concentration as that of the N type source region 28 constituting the N type second field effect transistor 14, and the P type second region.
The guard band region 54 is formed with the same impurity concentration as that of the P type source region 25 forming the P type first field effect transistor 13.

【0063】つぎに各構成要素の接続状態を説明しなが
らさらに本発明の実施の形態における半導体装置の構造
を説明する。Pチャネルの第1の電界効果トランジスタ
13は、P型のドレイン領域23とゲート電極24とP
型のソース領域25とで構成し、P型のソース領域25
はPチャネルの第1の電界効果トランジスタ13から延
長し、N型の第1のガードバンド領域53に接続する。
Next, the structure of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be further described while explaining the connection state of each component. The P-channel first field effect transistor 13 includes a P-type drain region 23, a gate electrode 24, and a P-type drain region 23.
And a P-type source region 25.
Extends from the P-channel first field effect transistor 13 and is connected to the N-type first guard band region 53.

【0064】電界効果トランジスタは、ソース領域やド
レイン領域やゲート電極の他にチャネルを形成する半導
体基板やウェルの電位を決定するために半導体基板やウ
ェルと同一導電型の領域であるバルク領域を設ける。た
とえば、N型の電界効果トランジスタであれば、P型の
バルク領域を設ける。
In the field effect transistor, in addition to the source region, the drain region and the gate electrode, a bulk region which is a region of the same conductivity type as the semiconductor substrate or the well is provided in order to determine the potential of the semiconductor substrate or the well forming the channel. . For example, in the case of an N type field effect transistor, a P type bulk region is provided.

【0065】N型の第1のガードバンド領域53は電界
効果トランジスタのバルク領域と同一の目的で設けるも
のであり、N型の第1のガードバンド領域53とP型の
ソース領域25とは金属配線8によって接続し、ゼロV
の電位を供給する電源VDD(図示しない)に接続す
る。
The N-type first guard band region 53 is provided for the same purpose as the bulk region of the field effect transistor, and the N-type first guard band region 53 and the P-type source region 25 are made of metal. Connected by wiring 8, zero V
It is connected to a power supply VDD (not shown) that supplies the potential of.

【0066】P型のソース領域25はPチャネルの第1
の電界効果トランジスタ13から延長してN型の第1の
ガードバンド領域53と接続するので、これらの接続部
分にはPN接合ができるが、金属配線8によって互いに
接続するためP型のソース領域25とN型の第1のガー
ドバンド領域53とは同電位に保たれる。
The P type source region 25 is the first of the P channel.
Since it is extended from the field effect transistor 13 and connected to the N-type first guard band region 53, a PN junction can be formed at these connection portions, but since it is connected to each other by the metal wiring 8, the P-type source region 25 is formed. And the N-type first guard band region 53 are kept at the same potential.

【0067】Nチャネルの第2の電界効果トランジスタ
14は、N型のドレイン領域30とゲート電極29とN
型のソース領域28とで構成し、N型のソース領域28
はNチャネルの第2の電界効果トランジスタ14から延
長し、P型の第2のガードバンド領域54に接続する。
The N-channel second field effect transistor 14 includes an N-type drain region 30, a gate electrode 29 and an N-type drain region 30.
And the N-type source region 28.
Extends from the N-channel second field effect transistor 14 and is connected to the P-type second guard band region 54.

【0068】P型の第2のガードバンド領域54は電界
効果トランジスタのバルク領域と同一の目的で設けるも
のであり、P型の第2のガードバンド領域54とN型の
ソース領域28とは金属配線9によって接続し、マイナ
ス3Vの電位を供給する電源VSS(図示しない)に接
続する。
The P-type second guard band region 54 is provided for the same purpose as the bulk region of the field effect transistor, and the P-type second guard band region 54 and the N-type source region 28 are made of metal. It is connected by a wiring 9 and is connected to a power source VSS (not shown) which supplies a potential of −3V.

【0069】N型のソース領域28はNチャネルの第2
の電界効果トランジスタ14から延長してP型の第2の
ガードバンド領域54と接続するので、これらの接続部
分にはPN接合ができるが、金属配線9によって互いに
接続するためN型のソース領域28とP型の第2のガー
ドバンド領域54とは同電位に保たれる。
The N-type source region 28 is the second N-channel region.
Since it is extended from the field effect transistor 14 and is connected to the P-type second guard band region 54, a PN junction can be formed at these connection portions, but since it is connected to each other by the metal wiring 9, the N-type source region 28 is formed. And the P-type second guard band region 54 are kept at the same potential.

【0070】Pチャネルの第1の電界効果トランジスタ
13のゲート電極24とNチャネルの第2の電界効果ト
ランジスタ14のゲート電極29とは金属配線6で接続
し、Pチャネルの第1の電界効果トランジスタ13のP
型のドレイン領域23とNチャネルの第2の電界効果ト
ランジスタ14のN型のドレイン領域30とは金属配線
11によって接続する。
The gate electrode 24 of the P-channel first field effect transistor 13 and the gate electrode 29 of the N-channel second field effect transistor 14 are connected by the metal wiring 6, and the P-channel first field effect transistor is formed. 13 P
The drain region 23 of the N type and the N type drain region 30 of the second field effect transistor 14 of the N channel are connected by the metal wiring 11.

【0071】この構造により、電源VDDと電源VSS
との間の電位で動作するPチャネルの第1の電界効果ト
ランジスタ13とNチャネルの第2の電界効果トランジ
スタ14との相補型電界効果トランジスタが構成する。
With this structure, the power supply VDD and the power supply VSS
Comprising a P-channel first field-effect transistor 13 and an N-channel second field-effect transistor 14 which operate at a potential between and, and a complementary field-effect transistor.

【0072】つぎに本発明の相補型電界効果トランジス
タ半導体装置の動作を説明する。本発明の相補型電界効
果トランジスタ半導体装置にも構造上バイポーラトラン
ジスタと抵抗とが寄生的に存在しサイリスタ構造の回路
を構成する。このサイリスタ構造の回路の接続状態は図
7と同一であるため、図1と図7とを用いて動作を説明
する。
Next, the operation of the complementary field effect transistor semiconductor device of the present invention will be described. In the complementary field effect transistor semiconductor device of the present invention, a bipolar transistor and a resistor are parasitically present in the structure, and a thyristor structure circuit is formed. Since the connection state of the circuit of this thyristor structure is the same as that in FIG. 7, the operation will be described with reference to FIGS. 1 and 7.

【0073】Pチャネルの第1の電界効果トランジスタ
13のP型のソース領域25をエミッタとし、N型の半
導体基板20をベースとし、P型の第1のウェル領域2
1をコレクタとするPNP型バイポーラトランジスタQ
1と、Nチャネルの第2の電界効果トランジスタ14の
N型のソース領域28をエミッタとし、P型の第1のウ
ェル領域21をベースとし、N型の半導体基板20をコ
レクタとするNPN型バイポーラトランジスタQ3とが
存在する。
The P-type source region 25 of the P-channel first field effect transistor 13 is used as an emitter, the N-type semiconductor substrate 20 is used as a base, and the P-type first well region 2 is used.
PNP type bipolar transistor Q having 1 as a collector
1 and an NPN-type bipolar transistor having the N-type source region 28 of the N-channel second field effect transistor 14 as an emitter, the P-type first well region 21 as a base, and the N-type semiconductor substrate 20 as a collector. There is a transistor Q3.

【0074】さらに、Pチャネルの第1の電界効果トラ
ンジスタ13のP型のドレイン領域23をエミッタと
し、N型の半導体基板20をベースとし、P型の第1の
ウェル領域21をコレクタとするPNP型バイポーラト
ランジスタQ2と、Nチャネルの第2の電界効果トラン
ジスタ14のN型のドレイン領域30をエミッタとし、
P型の第1のウェル領域21をベースとし、N型の半導
体基板20をコレクタとするNPN型バイポーラトラン
ジスタQ4とが存在する。
Further, a PNP having the P type drain region 23 of the P channel first field effect transistor 13 as an emitter, the N type semiconductor substrate 20 as a base, and the P type first well region 21 as a collector. Type bipolar transistor Q2 and the N-type drain region 30 of the N-channel second field effect transistor 14 are used as emitters,
There is an NPN-type bipolar transistor Q4 having the P-type first well region 21 as a base and the N-type semiconductor substrate 20 as a collector.

【0075】またN型の半導体基板20に抵抗r1と、
P型の第1のウェル領域21に抵抗r2と、N型の第1
のガードバンド領域3とN型の半導体基板20との間に
抵抗r11と、P型の第2のガードバンド領域4とP型
第1のウェル領域21との間に抵抗r22とが各々存在
する。
The resistor r1 is provided on the N-type semiconductor substrate 20,
In the P-type first well region 21, the resistance r2 and the N-type first well region 21 are provided.
A resistance r11 between the guard band region 3 and the N-type semiconductor substrate 20 and a resistance r22 between the P-type second guard band region 4 and the P-type first well region 21, respectively. .

【0076】図1に示す金属配線11に外部からの高い
電圧やノイズ等が印加する場合、印加する高い電圧やノ
イズ等の極性によって、Pチャネルの第1の電界効果ト
ランジスタ13のP型のドレイン領域23あるいはNチ
ャネルの第2の電界効果トランジスタ14のN型のドレ
イン領域30のどちらかが順バイアスとなる。
When a high voltage, noise, or the like from the outside is applied to the metal wiring 11 shown in FIG. 1, the P-type drain of the P-channel first field effect transistor 13 depends on the polarity of the high voltage, the noise, or the like to be applied. Either the region 23 or the N-type drain region 30 of the N-channel second field effect transistor 14 is forward biased.

【0077】すなわち、PNP型バイポーラトランジス
タQ2かNPN型バイポーラトランジスタQ4のどちら
かがオンしてN型の半導体基板20あるいはP型の第1
のウェル領域21に電流を流す。
That is, either the PNP type bipolar transistor Q2 or the NPN type bipolar transistor Q4 is turned on to turn on the N type semiconductor substrate 20 or the P type first substrate.
An electric current is applied to the well region 21 of.

【0078】しかしながら、図1に示すPチャネルの第
1の電界効果トランジスタ13とNチャネルの第2の電
界効果トランジスタ14とが互いに向かい合う領域には
それぞれN型の第1のガードバンド領域53とP型の第
2のガードバンド領域54とが平行して、かつ離間して
設置してあるため、図7に示す抵抗r1と抵抗r11と
は並列抵抗となり、また抵抗r2と抵抗r22とも並列
抵抗となる。
However, in the regions where the P-channel first field effect transistor 13 and the N-channel second field effect transistor 14 shown in FIG. Since the second guard band region 54 of the mold is installed in parallel and at a distance from each other, the resistors r1 and r11 shown in FIG. 7 are parallel resistors, and the resistors r2 and r22 are also parallel resistors. Become.

【0079】したがって、N型の半導体基板20あるい
はP型の第1のウェル領域21に流れる電流によって抵
抗r1あるいは抵抗r2との両端に発生する電圧はPN
P型バイポーラトランジスタQ1またはNPN型バイポ
ーラトランジスタQ3のベース・エミッタ間電圧VBE
を超えることなくラッチアップを起こすことはない。
Therefore, the voltage generated across the resistor r1 or the resistor r2 by the current flowing in the N-type semiconductor substrate 20 or the P-type first well region 21 is PN.
Base-emitter voltage VBE of the P-type bipolar transistor Q1 or the NPN-type bipolar transistor Q3
Latch-up does not occur without exceeding.

【0080】すなわち、つまり注入するキャリアは、N
型の半導体基板20あるいはP型の第1のウェル領域2
1に到達する前に、電源VDDに接続するN型の第1の
ガードバンド領域53と電源VSSに接続するP型の第
2のガードバンド領域54とに吸収される。
That is, the carrier to be injected is N
-Type semiconductor substrate 20 or P-type first well region 2
Before reaching 1, it is absorbed by the N-type first guard band region 53 connected to the power supply VDD and the P-type second guard band region 54 connected to the power supply VSS.

【0081】さらにまた、Pチャネルの第1の電界効果
トランジスタ13のP型のソース領域25かNチャネル
の第2の電界効果トランジスタ14のN型のソース領域
28のどちらかに外部からの高い電圧やノイズ等が印加
する場合も同様にラッチアップを発生することはない。
Furthermore, an external high voltage is applied to either the P-type source region 25 of the P-channel first field effect transistor 13 or the N-type source region 28 of the N-channel second field effect transistor 14. Similarly, even when noise or the like is applied, latch-up does not occur.

【0082】本発明の相補型電界効果トランジスタ半導
体装置を構成する相補型電界効果トランジスタ回路は、
Pチャネルの電界効果トランジスタとNチャネルの電界
効果トランジスタとが互いに向かい合う領域に各々のチ
ャネル極性の電界効果トランジスタのソース領域から延
長して接続するP型のガードバンド領域とN型のガード
バンド領域とを設ける構成である。
The complementary field effect transistor circuit that constitutes the complementary field effect transistor semiconductor device of the present invention is
A P-type guard band region and an N-type guard band region, which are connected to regions where the P-channel field effect transistor and the N-channel field effect transistor face each other so as to extend from the source region of each channel polarity field effect transistor. Is provided.

【0083】さらに、このガードバンド領域は図1に示
すように電源用の金属配線の下部に設けるので従来技術
のガードリング領域を電界効果トランジスタの周囲に設
けるラッチアップの防止対策と比らべ、ラッチアップの
防止対策を施しても電界効果トランジスタのサイズ増加
を最小限にとどめることができる。
Further, since this guard band region is provided under the metal wiring for power supply as shown in FIG. 1, in comparison with the latch-up prevention measure of providing the guard ring region around the field effect transistor in the prior art, Even if the latch-up prevention measures are taken, the increase in size of the field effect transistor can be minimized.

【0084】以上、本発明の実施の形態の構成について
述べてきたが、本発明はこれらの構成に限定するもので
はない。以下に本発明の異なる実施形態を図2を使用し
て説明する。
Although the configurations of the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these configurations. Different embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0085】図2は図1に示す切断線A−Aで切断した
様子を模式的に示す断面図である。この図2においては
金属配線8と金属配線9との図示は省略している。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing a state of cutting along the cutting line AA shown in FIG. In FIG. 2, illustration of the metal wiring 8 and the metal wiring 9 is omitted.

【0086】図2に示すように、N型の第1のガードバ
ンド領域53とPチャネルの第1の電界効果トランジス
タ13を構成するP型のソース領域25とは、その深さ
が異なる。
As shown in FIG. 2, the N-type first guard band region 53 and the P-type source region 25 forming the P-channel first field effect transistor 13 have different depths.

【0087】P型のソース領域25の深さL1に比らべ
て、N型の第1のガードバンド領域53の深さL2が大
きくなるような構造にしてもよい。
The depth L2 of the N-type first guard band region 53 may be larger than the depth L1 of the P-type source region 25.

【0088】同様にP型の第2のガードバンド領域54
とNチャネルの第2の電界効果トランジスタ14を構成
するN型のソース領域28とは深さが異なり、N型のソ
ース領域28の深さL3に比らべて、P型の第2のガー
ドバンド領域54の深さL4のほうが大きくなるような
構造にしてもよい。
Similarly, the P-type second guard band region 54
And the N-type source region 28 forming the N-channel second field-effect transistor 14 has a different depth, and is different from the depth L3 of the N-type source region 28 in comparison with the P-type second guard 28. The structure may be such that the depth L4 of the band region 54 is larger.

【0089】すなわち、ガードバンド領域の深さ寸法と
電界効果トランジスタを構成するソース領域の深さ寸法
とは同一である必要はない。
That is, the depth dimension of the guard band region does not have to be the same as the depth dimension of the source region forming the field effect transistor.

【0090】注入するキャリアを効率よく吸収するため
には、N型の第1のガードバンド領域53とP型の第2
のガードバンド領域54とを構成する領域の深さL2と
深さL4とは大きいほうが望ましい。すなわち、半導体
基板に深く構成するほうがよく、この構成により半導体
基板やウェル注入したキャリアを良く吸収することがで
きる。
In order to absorb the injected carriers efficiently, the N-type first guard band region 53 and the P-type second guard band region 53 are formed.
It is desirable that the depth L2 and the depth L4 of the region forming the guard band region 54 of 4 are large. That is, it is better to form deep in the semiconductor substrate, and this structure can well absorb the semiconductor substrate and carriers injected into the well.

【0091】この場合の相補型電界効果トランジスタ半
導体装置の製造の方法を簡単に説明すると、半導体基板
をレジストマスクで覆い、選択的に不純物を導入した後
に熱拡散工程で拡散領域を造るという、一般的な方法を
用いて容易に製造することができる。
The method of manufacturing the complementary field effect transistor semiconductor device in this case will be briefly described. In general, a semiconductor substrate is covered with a resist mask, impurities are selectively introduced, and then a diffusion region is formed by a thermal diffusion process. It can be easily manufactured using a conventional method.

【0092】ところで、半導体基板に選択的に不純物を
導入し、電界効果トランジスタのソース領域やドレイン
領域やバルク領域、あるいはガードバンド領域を形成す
ることは、一般的な製造方法により容易に行うことがで
きる。
By the way, the selective introduction of impurities into the semiconductor substrate to form the source region, the drain region, the bulk region, or the guard band region of the field effect transistor can be easily performed by a general manufacturing method. it can.

【0093】一例を述べると、半導体基板をレジストマ
スクで覆い、半導体基板上の所望の位置に選択的に不純
物を導入し、半導体基板に熱を加える熱拡散工程により
半導体基板内に不純物拡散領域を造る。
As an example, the semiconductor substrate is covered with a resist mask, impurities are selectively introduced into desired positions on the semiconductor substrate, and an impurity diffusion region is formed in the semiconductor substrate by a heat diffusion step of applying heat to the semiconductor substrate. make.

【0094】ガードバンド領域や電界効果トランジスタ
を構成するソース領域などを作る工程において、その深
さ寸法、すなわち半導体基板表面からの深さ寸法を大き
くする手段はいくつかある。
There are some means for increasing the depth dimension, that is, the depth dimension from the surface of the semiconductor substrate, in the process of forming the guard band region, the source region forming the field effect transistor, and the like.

【0095】たとえば不純物を導入する工程において、
不純物のイオンを注入するために、不純物のイオンに与
える加速エネルギーを大きくし半導体基板表面より裏面
に向かい深く注入する方法、または不純物を注入した半
導体基板に熱を加え不純物を半導体基板内に拡散させる
熱拡散工程において、不純物の熱拡散時間を長くする方
法、またはこの熱拡散工程において半導体基板に与える
温度を高くする方法などがある。
For example, in the step of introducing impurities,
In order to implant the impurity ions, the acceleration energy applied to the impurity ions is increased to implant the impurity ions deeper from the front surface to the back surface of the semiconductor substrate, or heat is applied to the impurity-doped semiconductor substrate to diffuse the impurities into the semiconductor substrate. In the thermal diffusion step, there is a method of lengthening the thermal diffusion time of impurities, a method of increasing the temperature applied to the semiconductor substrate in this thermal diffusion step, and the like.

【0096】これらの方法は知られている一般的な製造
方法であり特殊なものではない。これらの方法を用いて
ガードバンド領域や電界効果トランジスタを構成するソ
ース領域の深さ寸法を任意に作り出すことができる。
These methods are known general manufacturing methods and are not special. By using these methods, the depth dimension of the guard band region and the source region forming the field effect transistor can be arbitrarily created.

【0097】また、ガードバンド領域の幅寸法も電界効
果トランジスタ回路をレイアウトする場合の回路の設置
状態に対応して自由に変更することが可能である。
Also, the width dimension of the guard band region can be freely changed according to the installation state of the circuit when laying out the field effect transistor circuit.

【0098】すなわち、電界効果トランジスタ回路を設
ける領域に余裕があれば、ガードバンド領域の幅を大き
くすることで、半導体基板やウェルに流れるキャリアを
より吸収することができる。
That is, if there is a margin in the region where the field effect transistor circuit is provided, the width of the guard band region can be increased to more absorb the carriers flowing in the semiconductor substrate or the well.

【0099】さらにまた、本発明の実施の形態では、半
導体基板はN型を用いて説明したがP型の半導体基板を
使用しても本発明の特徴を具備する相補型電界効果トラ
ンジスタ半導体装置を構成できる。 いずれの場合にお
いても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が
可能である。
Furthermore, in the embodiment of the present invention, the semiconductor substrate has been described as an N type semiconductor substrate. However, even if a P type semiconductor substrate is used, a complementary field effect transistor semiconductor device having the features of the present invention is provided. Can be configured. In any case, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0100】[0100]

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明は相補型電界効果トランジスタ半導体装置に
おける外部からの高い電圧やノイズ等の進入および伝達
の経路を考慮し、異なるチャネル極性の電界効果トラン
ジスタとの間にガードバンド領域を設け、ラッチアップ
の発生を防止するものである。
As described above based on the embodiments, the present invention takes into consideration the paths of entry and transmission of high voltage and noise from the outside in the complementary field effect transistor semiconductor device, and the different channel polarities. A guard band region is provided between the field effect transistor and the field effect transistor to prevent latch-up from occurring.

【0101】電界効果トランジスタのソース領域と反対
導電型のガードバンド領域を設け、電界効果トランジス
タのソース領域を延長しこのガードバンド領域に接続す
る。
A guard band region of the opposite conductivity type to the source region of the field effect transistor is provided, and the source region of the field effect transistor is extended and connected to this guard band region.

【0102】Pチャネルの電界効果トランジスタとNチ
ャネルの電界効果トランジスタとで各々このガードバン
ド領域を設け、異なるチャネル極性の電界効果トランジ
スタが互いに向かい合う領域にこの二つのガードバンド
領域を平行して、かつ離間して設置する。
The P-channel field effect transistor and the N-channel field effect transistor are each provided with this guard band region, and the two guard band regions are arranged in parallel in a region where field effect transistors having different channel polarities face each other, and Install separately.

【0103】このことによって、Pチャネルの電界効果
トランジスタとNチャネルの電界効果トランジスタとが
N型のガードバンド領域とP型のガードバンド領域とで
隔てられる。
As a result, the P-channel field effect transistor and the N-channel field effect transistor are separated by the N-type guard band region and the P-type guard band region.

【0104】相補型電界効果トランジスタ半導体装置に
外部からの高い電圧やノイズ等が印加する場合でも、異
なるチャネル極性の電界効果トランジスタが互いに向か
い合う領域に二つのガードバンド領域を設置すること
で、半導体基板あるいはウェル領域に注入するキャリア
をこれら二つのガードバンド領域が吸収するようになっ
ており、ラッチアップの発生を抑えることができる。
Complementary Field Effect Transistor Even when a high voltage or noise from the outside is applied to the semiconductor device, by providing two guard band regions in regions where field effect transistors of different channel polarities face each other, the semiconductor substrate Alternatively, carriers injected into the well region are absorbed by these two guard band regions, and the occurrence of latch-up can be suppressed.

【0105】さらに、ガードバンド領域は相補型電界効
果トランジスタ回路の周囲全体を囲うことなく、異なる
チャネル極性の電界効果トランジスタとの間や電源配線
の下部に設ける。
Furthermore, the guard band region is provided between the field effect transistors having different channel polarities or under the power supply wiring without surrounding the entire periphery of the complementary field effect transistor circuit.

【0106】すなわち、従来技術における電界効果トラ
ンジスタの周囲にこの電界効果トランジスタと離間して
設けるガードリング領域のように電界効果トランジスタ
の周囲全体を囲う必要はない。
That is, it is not necessary to surround the entire periphery of the field effect transistor like the guard ring region provided around the field effect transistor in the prior art and spaced apart from the field effect transistor.

【0107】このため、電界効果トランジスタのソース
領域を延長してガードバンド領域と接続するため、従来
技術におけるガードリング領域と比べ、ラッチアップを
防止する手段に用いる面積は極めて小さく、相補型電界
効果トランジスタ回路にラッチアップの防止対策を施す
にも関わらず電界効果トランジスタの面積増加を最小限
にとどめることができる。
For this reason, since the source region of the field effect transistor is extended and connected to the guard band region, the area used for the means for preventing latch-up is extremely small as compared with the guard ring region in the prior art, and the complementary field effect is obtained. It is possible to minimize the increase in the area of the field effect transistor, even though the transistor circuit is provided with a latch-up prevention measure.

【0108】すなわち、ラッチアップを防止する方法と
して、チップサイズを増大させることなく充分な機能を
発揮することが可能で、高い信頼性、高いラッチアップ
耐量を提供するものであり、その効果は非常に大きい。
In other words, as a method of preventing latch-up, it is possible to exert a sufficient function without increasing the chip size, to provide high reliability and high latch-up resistance, and its effect is extremely high. Is very large.

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

【図1】本発明の実施の形態における相補型電界効果ト
ランジスタ半導体装置の平面パターン形状を示す平面図
である。
FIG. 1 is a plan view showing a planar pattern shape of a complementary field effect transistor semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態における相補型電界効果ト
ランジスタ半導体装置の一部領域を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a partial region of a complementary field effect transistor semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来の技術における相補型電界効果トランジス
タ半導体装置を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a complementary field effect transistor semiconductor device according to a conventional technique.

【図4】従来の技術における相補型電界効果トランジス
タ半導体装置に寄生的に存在するバイポーラトランジス
タによるサイリスタ構造の等価回路を示す回路図であ
る。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a thyristor structure including bipolar transistors parasitically present in a complementary field effect transistor semiconductor device according to a conventional technique.

【図5】従来の技術における相補型電界効果トランジス
タ半導体装置を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a complementary field effect transistor semiconductor device according to a conventional technique.

【図6】従来の技術における相補型電界効果トランジス
タ半導体装置を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a complementary field effect transistor semiconductor device according to a conventional technique.

【図7】本発明と従来技術における相補型電界効果トラ
ンジスタ半導体装置の電界効果トランジスタ回路に寄生
的に存在するバイポーラトランジスタによるサイリスタ
構造の等価回路を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a thyristor structure using bipolar transistors parasitically present in the field effect transistor circuit of the complementary field effect transistor semiconductor device of the present invention and the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 金属配線 9 金属配線 13 第1の電界効果トランジスタ 14 第2の電界効果トランジスタ 20 半導体基板 21 第1のウェル領域 53 第1のガードバンド領域 54 第2のガードバンド領域 8 metal wiring 9 metal wiring 13 first field effect transistor 14 second field effect transistor 20 semiconductor substrate 21 first well region 53 first guard band region 54 second guard band region

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の電界効果トランジスタと第2の電
界効果トランジスタとからなる電界効果トランジスタ回
路を有する半導体装置であって、第1の電界効果トラン
ジスタのソース領域と反対導電型の第1のガードバンド
領域と、第2の電界効果トランジスタのソース領域と反
対導電型の第2のガードバンド領域とを設け、第1の電
界効果トランジスタのソース領域を延長してこの第1の
ガードバンド領域に接続し、第2の電界効果トランジス
タのソース領域を延長してこの第2のガードバンド領域
に接続し、第1の電界効果トランジスタと第2の電界効
果トランジスタとが互いに向かい合う領域に第1のガー
ドバンド領域と第2のガードバンド領域とを平行して、
かつ離間して設置することを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a field-effect transistor circuit comprising a first field-effect transistor and a second field-effect transistor, the first device having a conductivity type opposite to that of a source region of the first field-effect transistor. A guard band region and a second guard band region having a conductivity type opposite to that of the source region of the second field effect transistor are provided, and the source region of the first field effect transistor is extended to extend to the first guard band region. And extending the source region of the second field effect transistor and connecting to the second guard band region, the first guard in a region where the first field effect transistor and the second field effect transistor face each other. In parallel with the band region and the second guard band region,
A semiconductor device characterized by being installed separately.
【請求項2】 第1の電界効果トランジスタと第2の電
界効果トランジスタとからなる電界効果トランジスタ回
路を有する半導体装置であって、第1の電界効果トラン
ジスタのソース領域と反対導電型の第1のガードバンド
領域と、第2の電界効果トランジスタのソース領域と反
対導電型の第2のガードバンド領域とを設け、第1の電
界効果トランジスタのソース領域に比らべ第1のガード
バンド領域の深さは深く、第2の電界効果トランジスタ
のソース領域に比べ第2のガードバンド領域の深さは深
く、第1の電界効果トランジスタのソース領域を延長し
てこの第1のガードバンド領域に接続し、第2の電界効
果トランジスタのソース領域を延長してこの第2のガー
ドバンド領域に接続し、第1の電界効果トランジスタと
第2の電界効果トランジスタとが互いに向かい合う領域
に第1のガードバンド領域と第2のガードバンド領域と
を平行して、かつ離間して設置することを特徴とする半
導体装置。
2. A semiconductor device having a field-effect transistor circuit including a first field-effect transistor and a second field-effect transistor, the first device having a conductivity type opposite to a source region of the first field-effect transistor. A guard band region and a second guard band region having a conductivity type opposite to that of the source region of the second field effect transistor are provided, and the depth of the first guard band region is larger than that of the source region of the first field effect transistor. The depth of the second guard band region is deeper than that of the source region of the second field effect transistor. The source region of the first field effect transistor is extended and connected to the first guard band region. , The source region of the second field effect transistor is extended and connected to the second guard band region, and the first field effect transistor and the second field effect transistor are connected. A semiconductor device in which a first guard band region and a second guard band region are arranged in parallel and at a distance from each other in a region where the transistors face each other.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004282022A (en) * 2003-03-12 2004-10-07 Hynix Semiconductor Inc Well structure of high voltage device
JP2007115997A (en) * 2005-10-21 2007-05-10 Seiko Epson Corp Semiconductor device
JP2008198777A (en) * 2007-02-13 2008-08-28 Seiko Instruments Inc Semiconductor device

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