JPS58121663A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
- Publication number
- JPS58121663A JPS58121663A JP57003788A JP378882A JPS58121663A JP S58121663 A JPS58121663 A JP S58121663A JP 57003788 A JP57003788 A JP 57003788A JP 378882 A JP378882 A JP 378882A JP S58121663 A JPS58121663 A JP S58121663A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diode
- junction
- integrated circuit
- semiconductor integrated
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D89/00—Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
- H10D89/60—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D8/00—Diodes
- H10D8/20—Breakdown diodes, e.g. avalanche diodes
- H10D8/25—Zener diodes
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体集積回路装置に係Ｖ、特に静電気放電に
よる破壊に対して十分な耐性をもつ半導体集積回路装置
に関するものである。
よる破壊に対して十分な耐性をもつ半導体集積回路装置
に関するものである。
半導体装置の発展は目覚しく、その信頼性も年を追うご
とに向上している。それに伴い従来は見過ごされていた
静電気の放電による破壊（以下静電破壊と記す）が新た
な問題として浮かびあがってきた。これは静電気により
高圧に帯電した人や物が集積回路装置のおさめられてい
るケースの外部端子に触れて、その静電気が放電した際
集積回路装置（以下ＩＣと記す）の内部がその放電電流
により破壊されるというものである。
とに向上している。それに伴い従来は見過ごされていた
静電気の放電による破壊（以下静電破壊と記す）が新た
な問題として浮かびあがってきた。これは静電気により
高圧に帯電した人や物が集積回路装置のおさめられてい
るケースの外部端子に触れて、その静電気が放電した際
集積回路装置（以下ＩＣと記す）の内部がその放電電流
により破壊されるというものである。
従来１例えばＴＴＬ論理ＩＣでは入力クランプダイオー
ドと称して入力端子と電源線との間にトランジスタのペ
ース・コレクタ接合に相当するｐｎ接合ダイオード（以
下ＢＣダイオードと記す）やコレクタと基板との接合よ
り成るダイオード（以下ＣＳダイオードと記す）が接続
されている。このＩＣの入力端子に高電圧が印加された
ときＢＣダイオードの場合はペース・コレクタ接合がブ
レークダウンして内部ゲート回路に直接高電圧がかから
ないように保護するが、このブレークダウン時にＢＣダ
イオードを構成するペース・コレクタ接合そのものが破
壊される場合が多い。この原因の１つは、ベース・コレ
クタ接合に逆バイアスが印加されたときに発生する熱に
より配線金属が接合中に侵入し、ｆｉ’ｒｌ接合を短絡
・破壊する事である。
ドと称して入力端子と電源線との間にトランジスタのペ
ース・コレクタ接合に相当するｐｎ接合ダイオード（以
下ＢＣダイオードと記す）やコレクタと基板との接合よ
り成るダイオード（以下ＣＳダイオードと記す）が接続
されている。このＩＣの入力端子に高電圧が印加された
ときＢＣダイオードの場合はペース・コレクタ接合がブ
レークダウンして内部ゲート回路に直接高電圧がかから
ないように保護するが、このブレークダウン時にＢＣダ
イオードを構成するペース・コレクタ接合そのものが破
壊される場合が多い。この原因の１つは、ベース・コレ
クタ接合に逆バイアスが印加されたときに発生する熱に
より配線金属が接合中に侵入し、ｆｉ’ｒｌ接合を短絡
・破壊する事である。
入力端子と電源間のｐｎ接合ダイオードがＣＳダイオー
ドの場合は、接合が深いのでこれ自身は丈夫であるがブ
レークダウン電圧が一般に高いため内部ゲート回路保腰
能力が小さい。このように入力クランプダイオードが従
来型のものでは静電破壊に対し十分な耐性をもたせるこ
とが困難であった。
ドの場合は、接合が深いのでこれ自身は丈夫であるがブ
レークダウン電圧が一般に高いため内部ゲート回路保腰
能力が小さい。このように入力クランプダイオードが従
来型のものでは静電破壊に対し十分な耐性をもたせるこ
とが困難であった。
本発明の目的は、従来のように静電破壊することなく、
かつ適当なブレークダウン電圧を有するｐｎダイオード
を含む半導体集積回路装置を提供することにある。
かつ適当なブレークダウン電圧を有するｐｎダイオード
を含む半導体集積回路装置を提供することにある。
本発明の特徴は、一導電型基板上に形成されたそれと異
なる導電型の埋込コレクタ領域をもつバイポーラトラン
ジスタを１つの構成要素とする半導体集積回路装置に於
て、外部端子と電源との間にｐｎダイオードが接続され
、そのダイオードが基板と同じ導電型で基板より不純物
濃度の高い領域と埋込コレクタ領域とが接してできたｐ
ｎ！合を含んで形成される半導体装置にある。
なる導電型の埋込コレクタ領域をもつバイポーラトラン
ジスタを１つの構成要素とする半導体集積回路装置に於
て、外部端子と電源との間にｐｎダイオードが接続され
、そのダイオードが基板と同じ導電型で基板より不純物
濃度の高い領域と埋込コレクタ領域とが接してできたｐ
ｎ！合を含んで形成される半導体装置にある。
本発明によれば、静電破壊に対して強いＩＣを得ること
ができる。
ができる。
以下、本発明を図面を用いて説明する。第１図は従来か
ら入力クランプダイオードとして用いられているＢＣダ
イオードの断面図を示す。接合面はトランジスタのベー
ス領域１２とコレクタ領域１１の接している部分である
。この場合、接合が浅く配線金属１３に近いため高圧が
かかって接合部に高熱が発生した時金属が接合まで侵入
して接合が短絡され念り、耐圧が悪くなる。
ら入力クランプダイオードとして用いられているＢＣダ
イオードの断面図を示す。接合面はトランジスタのベー
ス領域１２とコレクタ領域１１の接している部分である
。この場合、接合が浅く配線金属１３に近いため高圧が
かかって接合部に高熱が発生した時金属が接合まで侵入
して接合が短絡され念り、耐圧が悪くなる。
第２図に従来のＣＳダイオードの断面図を示す。
この場合は接合は深い所に形成されるので例え高熱が発
生したとしても金属が接合まで達する事はないが、先に
述べたようにブレークダウン電圧が高いので内部回路の
保腰能力が小さい。
生したとしても金属が接合まで達する事はないが、先に
述べたようにブレークダウン電圧が高いので内部回路の
保腰能力が小さい。
第３図に本発明の一実施例の静電破壊防止用素子の断面
図を示す。ＰＷ基板３１にｎ型の埋込コレクタ３２が設
けられ、このｎ型埋込コレクタ３２と接触するか若しく
はある程度の間隔をもってＰ型絶縁領埴３３が形成され
る。このような構造にすることによりｓ ｐ”接合は
基板の深い位置に形成することができ、かつ従来のＣＳ
ダイオードに比ベプレークダウン電圧を低くすることが
できる。
図を示す。ＰＷ基板３１にｎ型の埋込コレクタ３２が設
けられ、このｎ型埋込コレクタ３２と接触するか若しく
はある程度の間隔をもってＰ型絶縁領埴３３が形成され
る。このような構造にすることによりｓ ｐ”接合は
基板の深い位置に形成することができ、かつ従来のＣＳ
ダイオードに比ベプレークダウン電圧を低くすることが
できる。
そして、このような構造の素子に高い逆バイアスが印加
された時、ブレークダウンは基板の深い位置で起こるた
め、少々高温になっても電極金属３４がｐｎ接合まで浸
入し接合を破壊するということは起こらない。また、ブ
レークダウン電圧を低くすることができるので、内部ゲ
ート回路を保護する能力が大きくなる。静電気の電圧が
基板３１よりも低いときは、もちろんＰ型絶縁領域３３
とｎ型埋込コレクタ層３２とは順バイアスとなＬｐｎ接
合が極端に小さくない限り、接合は破壊されることはな
い。
された時、ブレークダウンは基板の深い位置で起こるた
め、少々高温になっても電極金属３４がｐｎ接合まで浸
入し接合を破壊するということは起こらない。また、ブ
レークダウン電圧を低くすることができるので、内部ゲ
ート回路を保護する能力が大きくなる。静電気の電圧が
基板３１よりも低いときは、もちろんＰ型絶縁領域３３
とｎ型埋込コレクタ層３２とは順バイアスとなＬｐｎ接
合が極端に小さくない限り、接合は破壊されることはな
い。
以上はＰ型の基板にｎ型のエピタキシャル層を形成した
場合について説明したが、ｎ型の基板を用いた場合も同
様に内部にｐｎ接合を形成し静電破壊防止用素子を構成
することができる。また。
場合について説明したが、ｎ型の基板を用いた場合も同
様に内部にｐｎ接合を形成し静電破壊防止用素子を構成
することができる。また。
入力クランプダイオードの必要なＩＣについて説明して
きたが、一般に入力クランプダイオードが不必要なＩＣ
（例えば、ＥＣＩ、型論理ＩＣの入力端子や出力端子な
ど）でも本発明によるダイオードを接続することにより
静電破壊に対する耐性が大幅に増す。
きたが、一般に入力クランプダイオードが不必要なＩＣ
（例えば、ＥＣＩ、型論理ＩＣの入力端子や出力端子な
ど）でも本発明によるダイオードを接続することにより
静電破壊に対する耐性が大幅に増す。
次に本発明による実施例としてＴＴＬ入力のメモリＩＣ
の入力クランプダイオードとして上記説明のダイオード
を用いた場合について述べる。第４図に入力部の回路略
図を示す。入力端子４１は内部ゲート回路４２に接続さ
れ、且つ入力端子４１と電源との間には第３図で示した
ダイオード４３が接続されている。入力端子４１に正の
高電圧が印加されると、電流はブレークダウンしたダイ
オード４３を経て基板へ流れる。また、負の高電圧が加
わると、電流はダイオード４３を経て入力端子４１の方
へ流れる。いずれにせよ、内部ゲート回路４２に加わる
電圧はダイオード４３により低くおさえられるので、内
部ゲート回路は保護される。
の入力クランプダイオードとして上記説明のダイオード
を用いた場合について述べる。第４図に入力部の回路略
図を示す。入力端子４１は内部ゲート回路４２に接続さ
れ、且つ入力端子４１と電源との間には第３図で示した
ダイオード４３が接続されている。入力端子４１に正の
高電圧が印加されると、電流はブレークダウンしたダイ
オード４３を経て基板へ流れる。また、負の高電圧が加
わると、電流はダイオード４３を経て入力端子４１の方
へ流れる。いずれにせよ、内部ゲート回路４２に加わる
電圧はダイオード４３により低くおさえられるので、内
部ゲート回路は保護される。
なお、入力クランプダイオードとして、埋込コレクタ領
域が４０μｍ四方で絶縁拡散領域との重なりが各辺１０
μｍの形状のものを、通常のバイポーラＩＣ製造プロセ
スで作成し之場合、静電破壊に対する耐性の目安として
、一定電圧に充電し念２００ｐＦのコンデンサをＩＣの
端子間に接続して破壊状況を見ると、本実施例では４ｏ
ｏｖｔで破壊される事はなかった。従来の同様な大きさ
のＢＣダイオードでは、２００Ｖの印加によって破壊す
るので、本実施例では２００Ｖ以上の大幅な改善が得ら
れた事になる。
域が４０μｍ四方で絶縁拡散領域との重なりが各辺１０
μｍの形状のものを、通常のバイポーラＩＣ製造プロセ
スで作成し之場合、静電破壊に対する耐性の目安として
、一定電圧に充電し念２００ｐＦのコンデンサをＩＣの
端子間に接続して破壊状況を見ると、本実施例では４ｏ
ｏｖｔで破壊される事はなかった。従来の同様な大きさ
のＢＣダイオードでは、２００Ｖの印加によって破壊す
るので、本実施例では２００Ｖ以上の大幅な改善が得ら
れた事になる。
以上述べたように、外部端子と電源線間に本発明による
構造のダイオードを接続するととにより、静電破壊に強
いＩＣを得ることができる。
構造のダイオードを接続するととにより、静電破壊に強
いＩＣを得ることができる。
第１図は従来のＢＣダイオードの断面図、第２図は従来
のＣＳダイオードの断面図、第３図は本発明実施例に用
いるダイオードの断面図、第４図は本発明の実施例であ
る。 なお図において、１１・・・・・・コレクタ領域、１２
・・・・・・ペース領域、】３・・・・・・配線金属、
２１・・・・・・コレクタ領域、２２・・・・・・Ｐ型
絶縁領域、２３・・・・・・電極金属、３１・・・・・
・基板、３２・・・・・・ｎ型埋込コレクタ領域％ ３
３・・・−・・Ｐ型絶縁領域、４１・・・・・・入力端
子、４２・・・・・・内部ゲート回路、４３・・・・・
・本発明実施例に用いるダイオード、４４・・・・・・
ＩＣ，である。 区 区 １御 〜鞍
象 区 区 ■ 寸銖
鮫
のＣＳダイオードの断面図、第３図は本発明実施例に用
いるダイオードの断面図、第４図は本発明の実施例であ
る。 なお図において、１１・・・・・・コレクタ領域、１２
・・・・・・ペース領域、】３・・・・・・配線金属、
２１・・・・・・コレクタ領域、２２・・・・・・Ｐ型
絶縁領域、２３・・・・・・電極金属、３１・・・・・
・基板、３２・・・・・・ｎ型埋込コレクタ領域％ ３
３・・・−・・Ｐ型絶縁領域、４１・・・・・・入力端
子、４２・・・・・・内部ゲート回路、４３・・・・・
・本発明実施例に用いるダイオード、４４・・・・・・
ＩＣ，である。 区 区 １御 〜鞍
象 区 区 ■ 寸銖
鮫
Claims (1)
- 一導電型基板に形成された逆導電型の埋込コレクタ領域
を含むバイポーラトランジスタが設けられた半導体集積
回路装置に於て、外部入出力端子と′ｖＬ源との間にｐ
ｎダイオードが接続され、該ｐｎダイオードが一導電型
で前記基板より不純物濃度の高い領域と前記埋込コレク
タ領域とが接してできたｐｎ接合を含んで形成されるこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57003788A JPS58121663A (ja) | 1982-01-13 | 1982-01-13 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57003788A JPS58121663A (ja) | 1982-01-13 | 1982-01-13 | 半導体集積回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58121663A true JPS58121663A (ja) | 1983-07-20 |
Family
ID=11566917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57003788A Pending JPS58121663A (ja) | 1982-01-13 | 1982-01-13 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58121663A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4888623A (en) * | 1982-03-30 | 1989-12-19 | Fujitsu Limited | Semiconductor device with PN junction isolation for TTL or ECL circuits |
| JPH056958A (ja) * | 1990-11-30 | 1993-01-14 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US5594265A (en) * | 1990-11-30 | 1997-01-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Input protection circuit formed in a semiconductor substrate |
| US5684321A (en) * | 1994-11-10 | 1997-11-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having an input protection circuit |
| US5936282A (en) * | 1994-04-13 | 1999-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having input protection circuit |
-
1982
- 1982-01-13 JP JP57003788A patent/JPS58121663A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4888623A (en) * | 1982-03-30 | 1989-12-19 | Fujitsu Limited | Semiconductor device with PN junction isolation for TTL or ECL circuits |
| JPH056958A (ja) * | 1990-11-30 | 1993-01-14 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US5594265A (en) * | 1990-11-30 | 1997-01-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Input protection circuit formed in a semiconductor substrate |
| US5949109A (en) * | 1990-11-30 | 1999-09-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having input protection circuit |
| US5936282A (en) * | 1994-04-13 | 1999-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having input protection circuit |
| US5684321A (en) * | 1994-11-10 | 1997-11-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having an input protection circuit |
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