JPS5874081A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5874081A
JPS5874081A JP56174313A JP17431381A JPS5874081A JP S5874081 A JPS5874081 A JP S5874081A JP 56174313 A JP56174313 A JP 56174313A JP 17431381 A JP17431381 A JP 17431381A JP S5874081 A JPS5874081 A JP S5874081A
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transistor
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emitter
current
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JP56174313A
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Tomonori Hara
原 友意
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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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
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • 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
    • H01L27/0259Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using bipolar transistors as protective elements

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  • Amplifiers (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Protection Of Static Devices (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】 本発明は牛導竺装置、4!KMO8!l!電界効果トラ
ンジスタ(以下、MOS  FETという)のゲート破
壊を防止するゲート保護素子に関するものである。
一般にMOS  FETのゲート部分は、その構造上、
ゲート電極と半導体基板とを一対の電極としかつその間
の酸化膜を誘電体とする平行コンデンサとみなせるので
、ゲート電極への印加し得うる電圧の大きさは誘電体の
破壊耐圧VMで決まシ。
自ら限界がある。このためゲート電極へサージ等による
異常電圧が印加された場合、ゲート破壊を起こすことが
あるのでMOS  FETのゲート保護素子が必要とな
る。
第1図は従来のMOS  FETのゲート保護回路を示
す回路図である。図中の200はゲート破壊防止のため
に接続されたダイオード、100はMOS  FETで
あ9%MO8FET100のゲートG及びダイオード2
00の陽極が入力端子Iに接続されている。このように
入力端子■と接地端子Eとの間にダイオード200を介
挿することによシ、電流バイパス路を設けMOS  1
;”ETI OOのゲートGに過大電圧が印加されるの
を明止し、ゲート破壊を防止している。従って、従来回
路において、ダイオード200がMOS  FETIO
Gのゲート破壊防止に有効に作用するためにはダイオー
ド200の、耐圧■1がMOS  FET100の破壊
耐圧VMよシ低くする必要がある。
このように低い耐圧Vsを得るゲート保護素子の例とし
て第2図にその断面図を示すような横型PNP)ランジ
スタのエミッタとベースを短絡しを形成し、その上にN
型エピタキシャル層24を形成してN” Mm込み庵2
2とP+型埋込み分離層23とをN型エピタキシャル層
24中に成長せしめている。さらに表面酸化膜36を拡
散マスクとしてP+型絶縁分離領域25をP+型埋込み
分離N23のN型エピタキシャル層24中への成長部分
に接触するように拡散形成する。その後、PIV4P)
ランジスタのコレクタおよび工室ツタとなるP型領域2
9.2鼾とベース取)出し部となるN+型領領域32拡
散形成する。更に、表面酸化膜36の開孔を通して金属
配線20でベース取り出しN+型領領域32エズッタP
W領域28とを接続してこれを入力端子Iとし、コレク
タP型領域29を基準電位端子EK*続する。尚、入力
端子Iと基準電位端子Eとは第1図と対応したものであ
る。
次に第2図に示す保護ダイオードの動作原理を示す。入
力端子IKサージが印加されると横型PNP )ランジ
スタのコレクタP型飴#29側から伸びた空乏層がエミ
ッタP型領域284C1ll達し、突き抜は現象により
入力端子Iから接地端子Eに電流が流れ、ゲートに過大
電圧が印加されるのを防ぐことによってMOS  FE
T100のゲート電極が保−されることになる。しかし
ゲート酸化膜の厚さが薄くなったりピンホール叫がある
場合には、ゲート構造の破壊耐圧Vvが小さくなるため
、保賎ダイオード200の瞬時的に流れる電流によって
発生する電圧伺如によっては充分に保護作用1:。
を示さない場合があった。
“、1・。
本発明の目的はlj′−さガゲート破壊耐圧VMを有す
るMOS  FETをも十分に保護できるゲート保−素
子を備えた半導体装置を得ることにある。
本発明によれば、−導電型の半導体領域に互いに隣接す
る他の導電型の第1および第2の領域を有し、この第2
の領域内には一導電型の13の領域を有し、前述の半導
体領域と第1の領域とを互いに接続して一方の電極とし
、第3の領域を他方の電極とし、一方および他方の電極
を過大電圧から保護すべき部“分に接続した半導体装置
を得る。
次に、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
第3図は本発明の一実施例を示す回路図である。
第3図において横型PNP)ランジスタ400のエミッ
タeベース間は短絡されて保護ダイオードを形成してお
シ、この短絡点が縦型NPN)ランジスタ500のコレ
クタと入力端子lに接続されている。さらKPNP)ラ
ンジスタ400のコレクタはNPN)ランジスタ500
のベースに接続され、NPN)ランジスタ500のエミ
ッタが端子Eに接続されている。入力端子Iと端子Eと
が例えばMOS  PETのゲート・ソース間や、ゲー
ト電極と接地電位との間である過大電圧から保護すべき
部分に接続されている〇 次に、第3図の冥施例についてその動作を説明する・入
力端子Iにサージが印加されると横型PNP)ランジス
タ400のコレクタ側から伸びた空乏層がエンツタへ到
達し央き抜は現象により瞬時的に工きツタからコレクタ
へ電流が流れる。即ちダイオード構造の陽極から陰極に
電流が流れることになる。この電流が縦型NPN)ラン
ジスタ!$00のベース電流となるため縦型NPN)ラ
ンジスタ500は導通し、入力端子工に印加されたサー
ジの電荷を端子Eに放電する。その後サージ電圧がなく
力ると、直ちに入力端子Iの電圧は減衰するので、縦型
NPN)ランジメタ5000ペース電流を供給したくな
り従って縦型NPN)ランジスタ500は非導通となる
〇 上述の動作は従来回路と異な)ダーリントン接続された
PNP )ランジスタ400のコレクタ電流はNPN)
ランジスタ500のベース電流程度の非常圧小さい電流
で起こるので、対応するパンチスルー電圧も低いところ
で起こる。このためたとえM08  FET 3000
ゲ−)M壊耐圧VM が低下していても確実にゲートを
保護することができる0 第4図(a)〜(c)は本発明の一実施例の製造工程を
示す構造断面図である。次に、順を追って説明する。ま
ず同図(a)に示すようにP型半導体基板IK周知の方
法でN+型型埋領領域2びP 型埋込領域3を形成する
。次KN型エピタキシャル7m4を気相成長法により半
導体基板1上に成長させ、電気的に絶縁された領域を作
るために、エピタキシャル層4に周知の方法でP 型絶
縁分離領域5を形成すゐ。この時予め半導体基鈑1に形
成されたP+型埋込領域3もエピタキシャルM14の方
へせ夛上がシ絶縁分離領域5と連続する。次に同図(b
)に示すようにエピタキシャル層4に周知の方法でMO
S  FET300(ここではPチャンネルMOBFE
Tを用いる)のP型ソニメI域6及びドレイ゛ン領域7
と横fiPNP)ランジスタ400のP型工tyタ領域
8及びコレクタ領域9を同時に形成する。その後、MO
S  FET300のN 型チャンネルストッパー領域
10と縦型NPN)ランジヌタ500のN 型工ξツタ
惟域11及びN++コレクタ領域12(横型PNP )
ランジスタ400のN++ベースコンタクト領域を兼ね
ている)を同時に形成する。続いてMOS  FET3
00のゲー)Gを周知の方法で形成する。次に同図(c
)に示すように周知の方法で所定のコンタクト領域を表
面酸化膜19に10し、アルミニウムを電子ビーム方式
により蒸着し、 it’榛パターン13,14゜15及
び16,17.18を形成す、る。この時に、横型PN
P )ランジスタ400のエミッタ・ベース短絡のダイ
オード鋤と縦型NPN)ランジスタ500とを兼ね偏え
た保護素子が形成されることになシ、ダイオードの陽極
13と縦型NPN)ランジスタ500のコレクタ電極1
5は共通に入力端子工に接続され、縦fiNPN)ラン
ジスタ5001゜ のニオタ電極14は端′j−:Eに接続されている。か
ようにして本発明によるゲート破壊防止のための保護素
子が製造される。
かかる本発明による実施例によれば、入力端子■に印加
された過大電圧を新たな保護素子により迅速かつ確実に
バイパスする丸めゲート破壊を防止することができる。
なお本発明においては新たな付加工程はない。
仁のように、本発明によれば従来の製造方法で新たな付
加工程を付加することなく迅速が確実にゲート破壊を防
止する仁とができるためゲート酸化膜が薄くなったシビ
ンホール等がある場合にゲート破壊耐圧が低下しても充
分に保護作用を示すゲート保−素子を提供することがで
きる。
尚本発明は上記実施例に@られること表〈極性を換えて
も本発明の範囲を逸脱するものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のMOS  FETの回路を示す回路図、
第2図は第1図に示した回路に組込まれた従来のダイオ
ードの構造断面図、第3図は本発明の一実施例によるM
OS  FETのゲート保護素子を組み込んだ回路を示
す回路図、第4図(1)〜(c)は本発明の一実施例の
ゲート保護素子の製造工程を示す構造断面図である。 100.300・・・・・・MOS  FET%G・・
・・・・MOSFETのゲート、■・・・・・・入力端
子、E・・・・・・接地端子、200,400・・・・
・・横型PNP)ランジスタ、500・・・・・・縦型
NPN)ランジスタ、1.21・・・・・・P型中導体
基板、2.22・・・・・・N 型埋込領域、3.23
・・・・・・P 型埋込領域、4.24・・・・・・N
型エピタキシャルL5,25・・・・・・P 型絶縁分
離領域%6・・・・・・P型ソース領域、7・・・・・
・P型ドレイン領域、8・・・・・・横型PNP)ラン
ジスタのP型エミッタ領域、9・・・・・・横型PNP
)ランジスタのP型コレクタ領域、10・・・・・・N
十型チャンネルストッパー領域、11・・・・・・縦型
NPN)ランジスタのN中型エミッタ領域%12・・・
・・・縦型NPN)ランジスタのN土製コレクタコンタ
クト領域兼横型PNP)ランジスタON+型ベースコン
タクト領域、13・・・・・・横WPNP)ランジスタ
のエミッタ電極、14・・・・・・g型NPN)ランジ
スタのエミッタ電極、15・・・・・・縦型NPN)ラ
ンジスタのコレクタ電極兼横型PNP)ランジスタのベ
ース11&% 16・・・・・・MOS  FETのソ
ース電極、17・・・・・・MOSFETのドレイン電
極、18・・・・・・MOS  FETのゲート電極、
19.36・・・・・・表面酸化膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一導電型の半導体領域に互いに隣接して形成された他の
    導電型の第1および第2の領域と、#、第2の領域に形
    成された前記−導電型の第3の領域とを有し、前記半導
    体領域と前記第1のgI竣とを互いに接続して一方の電
    極とし、前記第3の領域を他方の電極とし、前記一方お
    よび他方の電極を過大電圧から保”験すべき部分に接続
    したことを特徴とする半導体装置。
JP56174313A 1981-10-29 1981-10-29 半導体装置 Granted JPS5874081A (ja)

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JP56174313A JPS5874081A (ja) 1981-10-29 1981-10-29 半導体装置

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JPH025309B2 JPH025309B2 (ja) 1990-02-01

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5148249A (en) * 1988-04-14 1992-09-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor protection device
WO1999017369A1 (de) * 1997-09-30 1999-04-08 Infineon Technologies Ag Integrierte halbleiterschaltung mit schutzstruktur zum schutz vor elektrostatischer entladung
US7026705B2 (en) 2003-02-28 2006-04-11 Renesas Technology Corp. Semiconductor device with surge protection circuit capable of preventing current leakage

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5148249A (en) * 1988-04-14 1992-09-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor protection device
WO1999017369A1 (de) * 1997-09-30 1999-04-08 Infineon Technologies Ag Integrierte halbleiterschaltung mit schutzstruktur zum schutz vor elektrostatischer entladung
US6441437B1 (en) * 1997-09-30 2002-08-27 Infineon Technologies Ag Integrated semiconductor circuit with protective structure for protection against electrostatic discharge
US7026705B2 (en) 2003-02-28 2006-04-11 Renesas Technology Corp. Semiconductor device with surge protection circuit capable of preventing current leakage

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JPH025309B2 (ja) 1990-02-01

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