JPS58192363A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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Publication number
JPS58192363A
JPS58192363A JP57077098A JP7709882A JPS58192363A JP S58192363 A JPS58192363 A JP S58192363A JP 57077098 A JP57077098 A JP 57077098A JP 7709882 A JP7709882 A JP 7709882A JP S58192363 A JPS58192363 A JP S58192363A
Authority
JP
Japan
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island
type
layer
base
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP57077098A
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English (en)
Inventor
Yukio Miyazaki
行雄 宮崎
Masaharu Taniguchi
谷口 正治
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS58192363A publication Critical patent/JPS58192363A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
    • H01L27/0921Means for preventing a bipolar, e.g. thyristor, action between the different transistor regions, e.g. Latchup prevention

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide 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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体集積回路装置、特に、相補形MOB集
積回路装(il (0MO8工0 )(D改良に関する
ものである。
0MO8ICは消賀毫力が少な(、動作411i1電圧
−囲1)I広いなどの利点をもってl、Nるノテ、近年
急−に広く利用されるようkcなった。しかし、このC
MOBICは同一基板KPチャネルMO13トランジス
タ・(p −MO8T )とnチャネルMO8トランジ
スタ(n−MO8T )とが形成されるので、これらを
構成するp形拡散層とn形拡敏層との閾で寄生バイポー
ラトランジスタが形成され、ラッチアップと呼ばれ、 
 る0M08 IO独特の現象が生じ、この現象のため
に本子の破壊が発生し、これが0MO8工Cの最大の欠
点といわれている。
第1図は0MO8t!!l III!rの最小単位を示
す回路図で。
ムはp −M08Tで、(101)はそのソース、(1
02)はそのドレイン、Bはn −MO8Tで、(ユ0
3)はそのソース、(104)はそのドレインで、p 
−MOBTムのソース(101)が111114子VD
I) ic、  n −MO87Bのソース(103)
は電源端子V88tic接続an、両MO8T A、B
のゲートは共通に入力肩子工NK接続され、p−MO8
Tムのドレイ7 (lo2)とn −MOsT Bのド
レイン(104)とは共通に出力端子OUT [接続さ
れる。
第2図は第1図の回11rを実−際に構成した従来の0
MO8ICの構造を示す断面図で、(105)はn−形
半導体基板、(106)はn −MOBT Bを形成す
るp−形アイランド、(10))は絶縁層、(10B)
は金属電極、(109)は゛4m4子Vsaの7t6の
p”形コン1クト層、(ユ10)は4源端子VDDの友
めのn+十形ンタクト層である。
さて、この0MO8ICではラッチアップに関係するバ
イボーラド2ンジスタ及び抵抗が42図に破線で示すよ
うに寄生する。(11はp −MOBT Aのp+形ン
ソー領域(101)とn−形基板(105)とp−形ア
イランド(106)との間に形成されるpnl) )ラ
ンリスク、(2)はp −MOBT Aのp十形ドレイ
ン領域(102゜とn−″形基板(105)とp−形ア
イランド(lQ6)との閾に形成されるPnp)ランリ
スク、(3月i n −MO8TBのn十形ソース頭載
(103)とp−形アイランド(106)とn−形基板
(105)との間に形成されるnpnトランジスタ、(
4)はn −MOBT Bのn+形ドレイン唄域(10
4)とp−形アイランド(106)とn−形基板(XO
5)との間に形成されるnpn )ランリスク、(5)
はn−形基板(105)内の@源趨子vDDへ至るまで
の億抗、(67はp −MOBT Aのp十形ソース鎖
酸(101)内の抵抗、(7]はp−形アイランド(1
06)内の電源4子vgssへ至るまテノ抵抗、(8)
はn −MOBT B (D n”形ソースー城(10
3)内の抵抗である。第3図は第2図に破線で示した寄
生系子による寄生回路の構成を示す回路図である。
次に、#I2図及び第3図を用いてラッチアップ視象時
の動作を説明する。いま、出方端子OUT K負のサー
ジ電圧が印加されると、p−形アイ2ンド(106)と
n −MOBT Bのn十形ドレイン(104)との閾
に順方向1lIEI5!が流れ、これによってnpn 
トランジスタ(4)が導通状111なり、n−形基板(
105)からn −MOBT Bのn十形ドレイン(1
04) VC向けてnpnトランジスタ(4)の増幅率
hWIA+で増幅され友itiが訛れ、この1@流は′
4源端子vDDから抵抗(5)を介して供給される。そ
こで、この4流によってpnp トランジスタ+11の
ベース・エミッタ間が順バイアスされ、pup トラン
ジスタ(11は導通し、′w1流が′4源端子vDDか
ら抵抗(旬+ p”P Fう/ジヅタ(11及び抵  
(抗(7Jを通して電源端子VSSへ流れる。これによ
って、 51EiCnpn トランジスタ(3)が順バ
イアスサレ、pnp トランジスタ(1)のベース1@
EtlLを引(ので、上述の出力端子OUTへのサージ
入力がなくなってもpnp トランジスタ(11とnp
n )ランリスク(3)とによるサイリスク4成の九め
に電源端子VDD −VB2間に大きな電流が流れつづ
け、素子を破JIIIC至らしめる。
同様に、出力端子OUTに正のサージ電圧が#J211
Jされると、p −MOBTムのp十形ドレイン(10
2)とn−形基板(105)との間に順方向4流が流れ
、これによってpnp l−ランリスク(2)が導通状
I!iVcなり、p−形アイ2ンド(106)からp 
−MOBT Aのp十形ドレイン(102) [向けて
I)nl) )ランリスク(2)の1j/1111g率
hrgaで増l11ii&された電流が抵抗+71を通
し電源端子VSSへ流れる。そこで、このi4流によっ
てnpn )ランリスク(3)のベース・エミッタ間が
瑣バイアスされ、npn )ランジスク(3)は尋通し
、電流が電源端子vnnから抵抗(5J 、 npn 
トランジスタ(3)及び抵抗(8)を通して1lIE源
端子VSaへ流れる。これによって、更にpna トラ
ンジスタ(1)が順バイアスされ、npn トランジス
タ(3)のベース電流を供給す金ので。
上述の出力端子OUTへのサージ入力がな(なってもp
np +’ランジスク(11とnpn )ランリスク(
3)とにJ14テイリxp構a(DLメVC’tlll
1mf VDD −Vss閾に大きな電流が流れつづけ
、素子を破JilVc至らしめる。
以上のようK 0M0BICでは寄生バイボー2トラン
ジスタをその構造上避けることができず、ラッチアップ
現象が大きな問題であった。
最近では、第4図のように^濃〆n十形半導体基[(1
11) 上[1,−形層(105)をエピタキシャル成
長させ、このn−形層(105) K p−形アイラン
ト(106)を作る構造にすることによってラッチアッ
グ梳象f防ぐ方法をとっている。
これは半4体基板の1aIRを大きくすることによって
、寄生のバイポーラのpnp トランジスタのベースl
ll&を上げ、ベース中でキャリアをできるだけ多く再
結合させることにょ41)、ppp)ランリスクil+
 、 (2)の増幅率h!Eを低くしラッチアップ耐量
が大きくなる効果をねらったものである。
しかし、第4図に示す構造にすると、pnp F−)ン
リスタ11+ 、 (2)の増幅率b1mを低くしラッ
チアップ1董を大きくすることはできるが、高Ill[
n4形半導体基板(111)上に、一度の薄いn−形拡
散ノー(105)を形成しているために、高l111#
:のn+が浮き上がる。寄生のpnp ?ランジスタf
il 、 (2)の増11!!皐hrEは低下するかわ
り、npn ?ランジスクは高濃度のn+が浮き上がる
ためベース長が短くなり4幅率は逆に増加してしまうと
いう問題も生じている。
また、高濃度のn+が浮き上かってもアイランドにぶつ
からないくらいの厚さVcn−形層(105)をエピタ
キシャル成長させると今度はpnp )ランジス) t
l+ 、 12) [おいて4流がn+(log)、(
102) −h n−(105)→p−(106)を通
る経路とn+ (101)、(102)−+ n+ (
111) 4 p−(106)を通る経路のうちn+ 
(lo[。
(102) −+ n−(105) −s−p−(10
6)を通る割合が多(なり、その分pnp )う/リス
タの増嘱″* blgが増加してしまう。又、アイラン
ド(106)一度が低い為ベース領域中の再結&Jtが
少す<、寄生npnのhr+cを1S2i下に抑えるの
は非常に困嫡である。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去する几
めKなされ友もので、寄生pnp /(イボーラトラン
ジスタの増幅率hyΣを低(なるようにすると共KW生
npn (2) hBも下げることによってラツチアッ
グ耐−の大きいC!MO8reを提供すΦことを目的と
している。
第5図はこの発明の一実施例の構造を示すT#面図で、
!2図及び第3図の従来例と同等部分は向−符号で示し
、その説明は省略する。すfi Oち、p−形アイラン
ド以外■直下ICn+形拡敏w4v、の埋込み層を形成
したことと、p−形アイランド直下にp十形拡e領域の
堀込み層を形成した以外は第2図の従来例と同一である
次に、5115図について、従来の回W!に比して改良
され几n+形拡a頭域の魂込みノtl (112)の効
果について説明する。先VC説明したように、出力端子
OUT [正のサージ電圧が印加されたときに% pn
l)トランジスタ(2)のコレクタに流れる電流が大き
い   ・(すなわちpnp トランジスタ(4)の増
幅率hF罵が大    r@ イ) トnpn トラン
ジスタ(3)のベース電流が太き(flリラツチアッグ
状yJ K突入するのであるが、この実施例のようic
n+形拡散碩域の瑞込み層(112)をp−形アイラン
ドに接しないよう[設けると、pnp l’ランジスク
[11、(2jのベース濃度が崖(なるため、ベース中
でキャリアが再結片する数が増加し、その分流れる電流
が少なくなりm−率hFEが低下し、ラッチアップ1麓
が大きくなる。
ま之、Il&の績いn+が浮きbがっても、p−形アイ
ランドにぶつからないため、npn ) 7ンジスタ(
3)、(4)のベース長も変化しないため、奇生npn
の増幅率hj’Kが増加することはない。
さらに、アイランド直下に績式の員いp十形埋込み層を
設けた為、寄生npnのベース−裏が上がりベース領域
での電子の再結分数が増加し、h[を低下させることが
できる。又、埋込み層の浮き上がり皺は任意に制御でき
るので、耐圧とのバランスを考えながら寄生トランジス
タのhFEを下げることができる。
また、上記実施例では、n−形半尋体雇板VCp−形ア
イランドを形成した0M08IOKn+形拡赦1i1に
城の堀込み層を作った場合について説明し友が、逆の場
合、つま9p−形半導体基板Kn−形アイランドを形成
し之0M0B xOの場合も上記実施例と同様の効果を
奏する。
以上詳述したように、この@明になるCMO8工Cでは
半導体基板と同じ纒゛罐形で一度の濃い拡散領域の糠込
み層を設け、さらにアイランド直下にアイランドと同じ
導電形で濃度の濃い領域を設けることによりラッチアッ
プ現象の原因となる奇生バイポーラトランジスタの増幅
率hBを下げ2ツチアツプ耐瀘を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は0M08回路の最小単位を小す回路図、第2図
は第1図の回路を実際VC構成し之従米の0MO8IC
の構造を寄生素子とともに示す断面図、第3図は第2図
の従来例における寄生素子による寄生回路を示す回路図
、第4図はラツチアップ防止のための改良を行なった従
来例を寄生素子とともVC不す断rfi図、85図はこ
の発明の一実施例の構造を寄生素子とともに示す断面図
である。 図において、Aはp −MO8T 、  (log)は
p十形ソ−ス拡散頭載、(102)はp十形ドレイン拡
赦唄域、Bはn −MO8T 、  (103)はn十
形ソース拡*04域。 (104)はn十形ドレイン拡fI!L1!J域、(1
05)はn−形半導体基板、(106)はp−形アイラ
ンド、(ill)はn十形半導体基板、(112)はn
十形鉱敏唄域の堀込み層、(113)はp十形場込みノ
ーである。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人  J!#1ぎ − 第3肉 第2図 第4図 手続補正書(自発) 4.1.、、++t″庁長官殿 1 、  ’JC(’j−+7)表示待願昭57−77
098号ヱ、ヅこ明の名称 半導体集積1gl路装置 、(、ン山市を一1°る者 IIG件との関係   特許出願人 性 所     東京都丁・代■1区丸の内11”I−
[−12番3跨名 称(601)   五菱電機株式会
社代表者片111仁八部 1代理人 注 所     東京都り代111区丸の内−J−[4
2番3シン6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄並びに図面6、補正の内
容 (1)図中、N4図を別紙のとおりi!J圧する。 (2)明細書をつぎのとおり訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11−導鴫形の半導体基板内にこれと逆の4鴫形のア
    イランドを形成してpチャネルMO51トランジスタと
    nチャネルMO8トランジスタとを形成し。 これらを直列に接続して相補形MO8集積回帖を構成す
    6ものにおいて、上記半導体基板と+aJ(:、尋噸形
    で半導体基板より濃度の濃(1埋込みノーを上記アイラ
    ンドに接しないように設けると共に、上≦己アイランド
    直下に、アイランドと同一導電形でアイランドより濃度
    の濃い埋込み層を設けたことを特徴とする半導体集積回
    路装置。
JP57077098A 1982-05-06 1982-05-06 半導体集積回路装置 Pending JPS58192363A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57077098A JPS58192363A (ja) 1982-05-06 1982-05-06 半導体集積回路装置
NL8301554A NL8301554A (nl) 1982-05-06 1983-05-03 Geintegreerde schakeling-inrichting van het cmos-type.
DE19833316680 DE3316680A1 (de) 1982-05-06 1983-05-06 Integrierte cmos-schaltung mit erhoehter widerstandsfaehigkeit gegen latch-up-effekt

Applications Claiming Priority (1)

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JP57077098A JPS58192363A (ja) 1982-05-06 1982-05-06 半導体集積回路装置

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JP (1) JPS58192363A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6272157A (ja) * 1985-09-25 1987-04-02 Seiko Epson Corp 半導体集積回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6272157A (ja) * 1985-09-25 1987-04-02 Seiko Epson Corp 半導体集積回路

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