JPS5911677A - モノリシツク集積回路 - Google Patents

モノリシツク集積回路

Info

Publication number
JPS5911677A
JPS5911677A JP12159182A JP12159182A JPS5911677A JP S5911677 A JPS5911677 A JP S5911677A JP 12159182 A JP12159182 A JP 12159182A JP 12159182 A JP12159182 A JP 12159182A JP S5911677 A JPS5911677 A JP S5911677A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
collector
resistor
polysilicon
emitter
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
Application number
JP12159182A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Nakashiba
中柴 洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP12159182A priority Critical patent/JPS5911677A/ja
Publication of JPS5911677A publication Critical patent/JPS5911677A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals

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】 本発明はサージ破壊防止用の保護トランジスタを有する
モノリシック集積回路(以下ICという)に関する。
一般にトランジスタをはじめICなどの牛導体装置の信
頼度を考えるときにサージ破壊による故障が最も重要な
問題となる。特にICにおいては。
例えば実装中に治具及び人体等に帯電した静電気がIC
と接触し、ICの端子間を通して放電して内部素子を破
壊に至らしめる。いわゆる静電破壊が問題となる。
従来この静電破壊防止対策としては、保−素子としてI
Cの人、出力端子に直列に抵抗を挿入する。並列にダイ
オードを挿入するなどの方法があるが1%に優れた対策
としてトランジスタを保護素子として用いることが行な
われている。
第1図はその回路図を示したものである。論理ICIの
外部入出力端子2と論理回路3内部の入出力端4と同一
の配線系路中の一点6に保護トランジスタのコレクタが
接続され、該トランジスタのエミッタに電源端子5(こ
こでに接地されている。)に接続され、ペースが開放、
あるいに抵抗値数100Ω〜数10KOの抵抗値R1を
通してエミッタに接続されている。(第1図V7L抵抗
接続の場合を示す。)なお、ダイオードDlμICの場
合Qlのコレクタと基板間の接合により必然的に形成さ
れるものを示しである。
この回路げ保護トランジスタQlのペース開放の場合の
コレクタ部はツタ間ブレークダウン特性(いワユルVO
EO)、  6ルいはベース−エミッタ間ブレークダウ
ン特性(いわゆるVonR)を利用して内部入出力端4
に加わる#電エネルギーをバイパスするための保繰回路
を形成しCいる。
周知のようにVoacHVoBo よりは低くしかもブ
レークダウンした後トランジスタ作用にニジ負性抵抗特
性を示し、 BVoBo %性のときよりもはるかに低
インピーダンスでおる。又、 VOERは最初のブレー
クダウンポイントUはぼBVOBOに等しいがブレーク
ダウン後の最終的な値UBVowoと等しくなる。
従ってこの第1図に示した回路によると、静電気が加わ
った時I  Qlがブレークダウンして低インピーダン
ス特性を示すので、静電エネルギーのバイパス能力が大
き〈従来のものに比べて優れた保護効果を示す。
しかしながら第1図に示した回路をもってしても、対静
電破壊強度が不足する場合のあることが判明した、又、
前記保護トランジスタ自身の静電破壊強度が、大きくそ
の寸法、形状及び素子パラメータに依存することも分っ
てき友。
第2図(a)ぼ前述の第1図に示した回路構成で。
保護トランジスタQ lのエミッタ面積8Eを変化させ
た時のICの破壊電圧VRHの測定結果を、コレクタ叩
込層の層抵抗(以下ρscという〕が50rVl:Iと
20 JoのICについて示したものである。
同図(b)uその測定回路で、ICIの外部入出力端子
2にスイッチ8wをA側に倒すことによジ容量C(ここ
では200PF)を直流可、源VDにより光電し2次い
でスイッチSwを81+111に倒すことによジ、その
容量Cvc光−された荷電電圧をIC1の外部入出力端
子2に印加して保護トランジスタQの破壊電圧VBRを
測定する。
第2図の測定結果から次の2項の現象がよみとれる。第
1に破壊電圧VBRは工ばツタ面積SPの0.3〜0.
7乗に比例して大きくなっている。このことに破壊エネ
ルギーが破壊電圧の2乗に比例すること及び単位上ばツ
タ面積轟ジの破壊エネルギーはほぼ一定値となるであろ
うことから説明され得る。
第2に同−二ビツク面積においてはρ5c=50%の保
護トランジスタに比較してρsc = 20’にノ保護
トランジスタの破壊電圧が低いという現象である。この
現象の理由を第3図をもって説明するO 第3図は破壊電圧VBR迄充電された外部の容量C(2
00PF)に蓄えられた静電エネルギーが保護トランジ
スタ内で消費される様子を単純化して示したものである
。Rob保護トランジスタのコレクタ飽和抵抗、CB接
合部抵抗等を含むコレクタ寄生抵抗、RBlqエミッタ
バルク抵抗、EB接合部抵抗等を含む工ぐツタ寄生抵抗
を各々表わす。
同図において内部回路はそのインピーダンスが保護回路
のそれに比し十分大きい為に、また保庫回路のブレーク
ダウン電圧に破壊電圧に比し十分小さい為に各々省略さ
れている。今、外部のコンテンサーCVc蓄えられた静
電エネルギーr4RoとREの値に比例しコレクタ部及
びエミッタ部で消費され、各々の部分の温度上昇をもた
らす。通常この急激な温度上昇に対してEB接合を含む
エミッタ部が最も劣下しやすく、従って所望の破壊電圧
■BRに対し四−エミッタ面積におい奮pR”!、、□
の値はある一定値を示す。第2図(a)の例の場合。
多様な使用環境のもとてICを保護する為に一応必要な
■肥の値である350Vを実現する為にげρSC= 5
00’oの保護トランジスタにおいてはエミッタ面積S
vが100μで良いのに対しρ5C=20Q/口の保護
トランジスタにおいてはS B=500μが必要である
。これら各々のエミッタ面積を有する保護トランジスタ
のRoはρsc = s o%のトランジスタにおいて
に50Ω程度、ρSC=207口のトランジスタにおい
てに10Ω程度である。
またエミッタ抵抗にほぼエミッタ面積に比例する。
従って両種のトランジスタがほぼ同程度へか増の値、及
びVBRの値を示すことになる。
以上述べたように所望のVBRを得る為にμ、几0が小
さい場合にも十分に低いRB即ち十分に大きな工ばツタ
面積8Bを有する保護トランジスタを設ければ良いこと
ICなる。ところが、一方、  ICの集積度の向上、
及び入出力部の寄生容量の低減という特性上の要求等か
ら、保護トランジスタの面積は可能な限り小さいことが
好ましい。
本発明の目的ぼ第1図に示すような保護トランジスタを
有するモノリシック集積回路において。
該保護トランジスタの占有面積が、その保護機能を損う
ことなく十分に小さいことを特徴とするモノリシック集
積回路を提供することVCある。
本発明のICぼコレクタが抵抗を通して入力又は出力端
子に接続され、エミッタが電源に接続され、ベースが開
放あるいに抵抗を通してエミッタに接続されている保護
回路を有することを特徴と本発明の第1の実施轢様のI
CU前記保穫トランジスタのコレクタ部に接続され比抵
抗がポリシリコンからなっている○ 本発明の第2の実施態様のICi前記保護トランジスタ
のコレクタ部に接続された抵抗が該トランジスタのコレ
クタ埋込層自身からなっている0以下本発明について図
面を参照にして詳細に説明する。
第4図は本発明による保護回路の等価回路図を第1図と
同様に示したものである。外部入力端子2と論理回路3
の内部入力端4と同一配線系路上の一点6と保護トラン
ジスタのコレクタとの間に前記抵抗Roが接続されてい
る。
第5図ぼ本発明による保護回路において静電エネルギー
が消費される様子を第3図と同様の簡略化を施して示し
たものである。第5図においては。
第3図について説明したと同様の理由により、所助 望のVBR値を得る為には /(Rp+)t、o+1も
。)がある一定値以下に設定される0例えば第2図(a
)で示したように350VのVBR&’!、  ρsc
 = 50010の保護トランジスタで1sB=100
μ とすればROを接続することなく、必然的に該トラ
ンジスタに寄生する50Ωの几0で満足される。一方間
一の形状1寸法を有するρsc ” 20 Q’口の保
護トランジスタにおいてはRot’!20Ω程度となる
。従ってRoとして30Ω程度の抵抗を接続すれば、保
護トランジスタ自身の寸法を大きくすることなく。
ρ8(: = 500/口の保護トランジスタと同程度
のVBRが得られることとなる。
第6図に本発明の第一の実施例を保護回路の断面図をも
って示したものである。本実施例におけるトランジスタ
iP型基板7上に絶縁用P型領域8に囲まれたN型埋込
層9. N型高濃度不純物拡散領域10.n型コレクタ
領域11.p型ベース領域12.n型工きツタ領域13
を有し、各電極としてポリシリコンを用いている構造の
場合を示す。該ポリシリ電極は例えばポリシリコン層を
選択的に酸化し之層15で互いに分離することにより形
成する。工ばツタ電極17上には絶縁層19に設けられ
た開口部21を介して金属配線24が接続され、低いイ
ンピーダンスで電源端子に接地される。ベース電極16
においてに、電極から連続して、P型不純物が拡散され
たポリシリコン層27が絶縁膜14上lC延在して抵抗
R1を形成している。抵抗几lの先端に開口部22.金
属配線25を介し電源端子に接地される。一方コレクタ
電極16からに、連続してn型不純物が拡散されたポリ
シリコンN26が絶縁膜14上に延在して抵抗1(、1
を形成している。抵抗R1の先端は開口部22.金属配
線25を介し電源端子に接地される。一方コレクタ成極
16からは、連続してn型不純物が拡散されたポリシリ
コンwI26が絶縁膜14上に延在して抵抗ROを形成
している。抵抗)toの先端に開口部20を介して入出
力金属配線23に接続されている。ポリシリコン抵抗R
1の体積としては静電エネルギの吸収による発熱にポリ
シリコンが十分耐えられる体積が必要である。
例えば第5図で説明したρ5c=20’)名工iツタ面
積100μ、Ro=200の保護トランジスタにおいて
に、30ΩのR,IIとして3.7X10cIrL程度
以上の体積が好ましい。以上説明したように本実施例の
場合、抵抗ROをポリシリコンにより形成することによ
り、保護トランジスタを大きくすることなく、且つ寄生
の容量を少なく保つことが可能となる。
第7図は本発明の第2の実施例を保護トランジスタの平
面図をもって示す。本実施例は従来型のバイポーラトラ
ンジスタの平面図をもって示す。
本実施例は従来型のバイポーラトランジスタに本発明を
応用した場合を示す。本実施例のトランジスタは絶縁領
域29に四1れたコレクタ埋込み層30、  コレクタ
、エミッタ、ベースの各コンタクトホール31,32.
33を崩し、各コンタクトホールからはコレクタ、エミ
ッタ、ベースの各電極金属配線34,35.36が引き
出されている。
本実施例において抵抗凡0は第6図中のコレクタm地層
30の形状をコレクタコンタクトホール31とエミッタ
コンタクトホール32のrl#]30′においてその巾
を狭くすることによって得ている。例えは前述のρsc
 ” 20 、Q10.  S R= 100 /l 
17)保護トランジスタにおいて、コレクタ埋込み層隘
路部の巾をρ5o=50r)/口の場合の215程度に
とることにより、保護トランジスタの面積を大きくする
ことなく、ρ3C= 5094の場合と同程度のVBR
を得ることが可能となる。
これまでの説明に保護トランジスタとしてNPN型トラ
ンジスタを、内部回路として論理回路を用いたが9本発
明の趣旨HPNP トランジスタ及び他の形式の内部回
路にも適用されることげいう壕でもない。
又1ザージ破壊として最も厳しいと考えられる静電破壊
を例にあげて説明したが2本発明の趣旨は一般のサージ
破壊に対しても有効であることは言うまでもない。
以上、詳細に説明した通ジ本発明のモノリシックICt
d、  コレクタが抵抗全通して入力又は出力端子に接
続され、エミッタが電源に接続され、ベースが開放ある
いぼ抵抗を通してエミッタに接続されている保護トラン
ジスタを有している為に。
コレクタに接続された該抵抗を適轟に選ぶことにより、
従来のように例えば低いコレクタ埋込層層抵抗の場合に
保護トランジスタ自体か破壊されることがほとんど無く
なり、より優れた耐サージ破壊特性を有している。
更にこの保護トランジスタのコレクタに接続スる抵抗を
ポリシリコンで形成するが或いに保護トランジスタ自身
のコレクタ埋込層で形成することによジ、入出力端子へ
の寄生容量、保護トランジスタの占有面積を増大するこ
となく優れfc耐サージ特性を有するモノリシック集積
回路を提供することができその効果に大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の保護トランジスタを有するモノリシック
ICの例を示す回路図、第2図(a)は第1図の回路に
おける保護トランジスタの工Sツタ面積8wと破壊電圧
VERの関係を示す特性図、第2図(b)はその測定回
路図、第3図μ第1図の回路において保護トランジスタ
で静電エネルギーが消費される様子を示す簡略化等価回
路図、第4図は本発明によるモノリシックICを示す回
路図、第5図に第4図の回路において保護トランジスタ
で静電エネルギーが消費される様子を示す簡略化等価回
路図、第6図に本発明による第一の実施例を示す断面図
、第7図に本発明の第二の実施例を示す回路図である。 図中1・・・モノリシックIC,2・・・外部入出力端
子、3・・・論理回路、4・・・内部入出力端、5・・
・電源端子、6・・・外部入出力端子と内部入出力端と
同一配線系路中の一点、7・・・P型IC基板、8・・
・P型絶縁用領域、9・・・コレクタ埋込層、10・・
・N型窩@度不純物拡散領域、11・・・コレクタ領域
、12・・・ベース領域、14,15.19・・・絶縁
層、16゜17.18・・・ポリシリ”7N極e  2
0,21.22・・・絶縁層に設けられた開口部、23
,24,25・・・金属配線、26.27・・・ポリシ
リコン抵抗、29・・・トランジスタ領域、30.30
’・・・コレクタ埋込層領域+  31.32.33・
・・コンタクトホール。 34.35.36・・・トランジスタ電極金属配線め/
 図 窮 4図 エミ\ンン)fhオ巨 (SE) 箭  Z 間 (a) 箔  Z 閏 (b) 寮3図 第、S 図 第 6 図 67 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  コレクタが抵抗を通して入力又は出力端子に
    接続され、エミッタが電源に接続され、ベースが開放あ
    るいぼ抵抗を通してエミッタに接続されている保護トラ
    ンジスタを有することを特徴とするモノリシック集積回
    路。
  2. (2)前記保護トランジスタのコレクタに接続された抵
    抗がポリシリコンからなることを特徴とする特許請求の
    範囲第(1)項に記載のモノリシック集積回路。
  3. (3)  前記保護トランジスタのコレクタに接続され
    た抵抗がコレクタ埋込み層からなることを特徴とする特
    許請求の範囲第一項に記載のモノリシック集積回路。
JP12159182A 1982-07-13 1982-07-13 モノリシツク集積回路 Pending JPS5911677A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12159182A JPS5911677A (ja) 1982-07-13 1982-07-13 モノリシツク集積回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12159182A JPS5911677A (ja) 1982-07-13 1982-07-13 モノリシツク集積回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5911677A true JPS5911677A (ja) 1984-01-21

Family

ID=14815034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12159182A Pending JPS5911677A (ja) 1982-07-13 1982-07-13 モノリシツク集積回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5911677A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62210674A (ja) * 1986-03-11 1987-09-16 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置
JPH02206126A (ja) * 1989-02-06 1990-08-15 Matsushita Electron Corp バイポーラ型半導体集積回路装置
DE102004042348B4 (de) * 2004-09-01 2014-07-31 Infineon Technologies Ag ESD-Halbleiterbauelement mit erhöhter ESD-Robustheit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62210674A (ja) * 1986-03-11 1987-09-16 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置
JPH02206126A (ja) * 1989-02-06 1990-08-15 Matsushita Electron Corp バイポーラ型半導体集積回路装置
DE102004042348B4 (de) * 2004-09-01 2014-07-31 Infineon Technologies Ag ESD-Halbleiterbauelement mit erhöhter ESD-Robustheit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5838043A (en) ESD protection circuit located under protected bonding pad
US4811155A (en) Protection circuit for a semiconductor integrated circuit having bipolar transistors
JPH06177330A (ja) 半導体装置
KR100452741B1 (ko) 반도체집적회로장치
US4189739A (en) Semiconductor overload protection structure
JPS5911677A (ja) モノリシツク集積回路
JPS63306669A (ja) 半導体装置
US6952037B2 (en) Electrostatic discharge semiconductor protection circuit of reduced area
JPH09139468A (ja) 半導体集積回路装置
US5113230A (en) Semiconductor device having a conductive layer for preventing insulation layer destruction
JPS6348192B2 (ja)
JPH0888326A (ja) 半導体装置の静電気保護構造
JPS58186959A (ja) 半導体装置
ITMI982003A1 (it) Dispositivo circuitale di protezione contro scariche elettrostatiche e immune dal fenomeno di latch-up
JPS5916365A (ja) 相補型半導体装置
JPH06151716A (ja) 半導体集積回路装置
JPS6015338Y2 (ja) 半導体装置
JPS58202573A (ja) 半導体集積回路装置
JPS5879749A (ja) 半導体集積回路
JPH02135774A (ja) 半導体装置
JPS6336554A (ja) 半導体装置
JPS6290963A (ja) Mos半導体回路
JPS61232658A (ja) 集積回路装置
KR100290788B1 (ko) 반도체 소자의 정전기 방지 구조
JP3157377B2 (ja) 半導体装置