JPS59123256A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

Info

Publication number
JPS59123256A
JPS59123256A JP23099082A JP23099082A JPS59123256A JP S59123256 A JPS59123256 A JP S59123256A JP 23099082 A JP23099082 A JP 23099082A JP 23099082 A JP23099082 A JP 23099082A JP S59123256 A JPS59123256 A JP S59123256A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
substrate
integrated circuit
transistor
current
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.)
Granted
Application number
JP23099082A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH059943B2 (ja
Inventor
Osamu Shinchi
新地 修
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.)
Texas Instruments Japan Ltd
Original Assignee
Texas Instruments Japan 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 Texas Instruments Japan Ltd filed Critical Texas Instruments Japan Ltd
Priority to JP23099082A priority Critical patent/JPS59123256A/ja
Publication of JPS59123256A publication Critical patent/JPS59123256A/ja
Publication of JPH059943B2 publication Critical patent/JPH059943B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (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】 本発明は半導体集積回路に関し、特に改良された入力回
路を有する半導体集積回路に関する。
基板内に多数の素子を有する集積回路(工C)において
、各素子の動作電位は基板電位を基準ないし接地電位と
して設計される。基板電位の変動や基板内での予期しな
い電荷移動は以下の理出により極力避ける必要がある。
集積回路の人出力節を子は通常基板内に形成された保護
抵抗を介して基板内素子にk YICされる。たとえば
P基板にNチャンネル素子?集積した工CではN型領域
で形成した保ぬ抵抗を負にバイアスすると保り抵抗と基
板t4Jが順バイアスされ、基板内に電子が注入される
この電子が池の素子のチャンネル又はキャパシタ領域へ
流れ込むと、本来0であるべき信号が1になったりして
誤動作を起す。従って、金属(導電体)−絶縁体一半尊
体(M工S)構造を有する集積回路では入力端子からの
キャリア注入は極力避けなけれはならない。つまり集積
回路内の全動作領域が基板に対して順バイアスとならな
いように定格動作条件が定められている。集積回路内の
素子が基板とP ’N接合ないしは空乏層て電気的に分
離されているための制約である。基板に対して順バイア
スの定格電圧は通常0.3V髄殊のものでも0.5V以
下である。
しかしゼロクロス検出器やセラミック発振回路等の需要
が増し、工10のオーバードライブ/オ、4−シュート
の問題も増加している。こわらは従来技術では1チツプ
上ではj1!Δ・′決でき7〒いので集積回路外部にク
ランプダイオードや順′ヨ、流制限抵抗を付加すること
等で対処されている。システム全体としては、部品点数
の増加、製巡コストの31、q大、回路基盤の占有面積
の増大につながるため、集積回路基板内で基板に列して
頑バイアスとなる電圧信号を処理することのできる技術
が望まれている。
本発明は基板に対して順バイアスとなる電圧が端子に印
加されても正常に機能する集積回路を提供することを目
的とする。
本発明の1特徴によれば、入力端子が基板に対しで順バ
イアスとなると入力端子から基板内に注入されるキャリ
アの大部分がそのまま電源ラインに吸収される。基板電
流は強制的にきわめて小さな値に抑えられ、他の素子に
与える影響が防止される。
本発明の1実施例によれはバイポーラトランジスタが入
力端子と電源ライン間に接続され、入力端子から基板に
注入されるエミッタ電流の大部分はコレクタ′市流とし
て電源ラインに吸収される。
以下、図面に沿って説明する。本発明の実施例部を示す
。入力パッド1に印加された入力電圧■工1、は保護抵
抗Rを介して入力MOSトランジスタ1φ1のケゞ−ト
に印加される。8,9は電源電圧、接地′F(f、圧の
パッドである。MOS )ランジスタl匂と負荷2との
接続点からは反転出力V。UTが出力される。工O是板
の他の帽≦分には、ダイナミックRAMのアドレス回路
の如き■ss端子を含む駆動回路3に接続されたMOS
)ランジスタM2とMOSキャパシタC2が形成されて
いる。1メモIJ i子分のみを示すが他にも多くの素
子が形成されている。
保護抵抗R,MO8)ランジスタM工、M2のソースお
よびドレイン領域はN−基板11内のP+拡散領域13
 、15 + ’i 6 、17 、18で形成されて
いる。これらのP+領域はN−基板とP”N−ダイオー
ドを形成し、逆バイアス(負電圧〕にされている間は基
板と分離されている。夕゛イオードの賜(、n(である
P+領域に順(正)電圧−を印加ずれば、当然電流が流
れる。つまり入力バッド1の入力端子Vエラが基板11
に対して正電位になると、保護抵抗Rから基板11に対
して寄生ダイオードDを介して基板電流工おが流れる。
P”N−ダイオードなので電流IBはほとんどP+領域
13からN−基板11への正孔電流で形成される。注入
された正孔ct基板11内に拡かる。ところが、IφO
Sキャパシタ02では電極下の空乏領域もしくは反転領
域19に正孔が蓄積されて情報をストアしている。
正孔の有無が′情報のrlJrOJに対応する。このキ
ャパシタC2+で注入された正孔が流れてくると電極の
負バイアスによって02に補獲される。その給米キャパ
シタC2が充電されることとなり情報が破壊されてしま
う。このように保護抵抗の寄生ダイオードを介して基板
に注入電流が離地電位にあるものとして工Cの膜用がさ
れる。基板+、H流Q::jに基板の、!9′;方向に
流れる電流は基板の抵抗分布に基づいて基鈑イ位を変動
させる。基板電位の変動は41、し音となって種々の誤
動作の原因となりと A ;3F2iのものと同様の部分である。
P+拡散領域13はMOS トランジスタM1のデ一様
のものである。拡散領域13の近傍に他のP+拡散領域
14が形成される。P+領域13.14はそれぞれ人力
パッド1、電源電圧パッド8に接続される。P+領域1
3と14との間にはぎまれた基板11の領域12は好ま
しくは少数ギヤリアの拡散長のほぼ3倍以下の長さを有
する。すなわぢP+領域13N−領域12、P+領域1
4がPNPラテラルバイポーラトランジスタのエミッタ
、ベース、コレクタを形成する。P+領域14のP+領
域13と対面する側から電源(’DD)ラインに接続す
る所までの間の抵抗1(2はラテラルトランジスタの負
荷抵抗となりコレクタ電流を制限する働きをする。抵抗
R2は別に形成してもよい。又P+領域14を図1中1
4′で示すようにエミッタとなるP+領域13を囲むよ
うに配置するとコレクタに面していない部分からのギヤ
リアの逃けがなくなり、キャリア収集効率従ってラテラ
ルバイポーラトランジスタの増幅率βを高くできる。又
ベース巾と在るIじ領域12の長さ、P+領域の不純物
密度に対するN−領域12の不純物密度が小さいほどラ
テラルバイポーラトランジスタの増幅率βを大きくする
ごとができることは自明であろう。たとえば60以上の
電流増幅率を得ることができる。エミッタコレクタ間の
耐圧不足ブレークダウン等の問題を起さない限り電流増
幅率は高いほど好ましい。
P+領域13はN−基板11とP+N−接合を作り、必
然的に′「坏土ダイオードを形成している。トランジス
タ作用にb)係しない寄生ダイオードを仮にDとすると
、P+領域14 、14’と対面している部分はトラン
ジスタとして働くのでダイオードDの主たるド;3分は
P″領域13と基板下面とにはさま、!1でいる部分で
形成される。従ってたとえ同レベルのり゛イオード電流
が第1A図と第2A図の回路で流れたとしても、基板の
他の部分に行きつくキャリア数は第2 B mlの場合
の方が少ない。以下この夕ゞイオードDもトランジスタ
Qの一音1へであるとして解析する。
介入カパツド1に基板11に対してl1lijバイアス
となる電圧が印加されたとすると、エミッタ・ペース間
が順バイアスされて順電流工、がPNP )ランジスタ
Qのエミッタに流れる。P+領域13゜14、N−領域
11.12で形成するPNP )ランジスタの電流増幅
率をβとすると β・より−IO、工E = ■B+稲 、°、■お−禄/(1+β〕 となる。但し工お+ ■oはベース′社流、コレクタ電
流である。稲従ってP+領域13から基板への注入電流
はP+領域13からの全注入′也流禄の1/(1+β〕
倍となる。β=60とすると、第1A。
1B図の場合と較べ基板′4流は約1/ろ0になる。
従って■C基板の他の部分へ流れるキャリアのhlもき
わめて小さくなり、工C動作への悪影響を大「[]に軽
減することができる。別の−旨い方なすれば全注入電流
工8の大部分秘−工、β/(1+β)をトランジスタQ
のコレクタを介して一■DDの電源ラインに吸収させる
ことができる。上述のようにp1vpトランジスタQの
ベース電流■おは第1A図のダイオード′m流工おより
局所化できるので工C基板の他の部分に与える影響はざ
らに小さくできる。
上述したラテラルPNP構造は同一基板上のPチャンネ
ルMO3)ランジスタのソースないしドレイン15,1
6.17を形成する拡散工程で同時に作ることができる
。従って製造プロセス上も特別なマスクや工程を必要と
せず製造コストを上げることなく笑施できる。
なお、第2B図のメモリ素子はドレイン拡散自明であろ
う。ダイナミック動作をする素子特にiVl○Sキャパ
シタに電荷を蓄積してダ(ナミック動作をする素子は少
数キャリアの流入で誤動作をし易いので、上述したよう
な基板電流の減少が有効てあZ)。PMOs 工(!て
as5 ”Bしたが1’Jh40S 工0 %CMO3
工C等でも同様の効果がある。基板の導電型に従って4
′社型を夏えることは自明であろう。
入力端子のみについて述べたが外部と接続されるすべて
の入出力茄子に適用できることも自明であろう。
工C基板の他の部分に与える影響をさらに減少させるこ
とのできる実施例を第6図に示す。入力バッド1に接続
されエミッタとなるP+領域13を囲んで電源ライン(
”■DD)に接続されたコレクタ領域となるP+領域1
4、さらにその外側を囲んでガードリングとなるN+領
域20が配置されている。R4−領域20は接地ライン
(V88)に金属′電極で短絡されている。トランジス
タ部分から外へ拡散しようとするベース電流よりを局所
化し、工C基板内に広く拡散する前にN+領域20を介
して接地ライン■SSに吸収することができる。このよ
うにすればより効果的な保iが行なえる。
以上述べたように本発明によれは以下の利点を得ること
ができる。
(1)外部保証回路(外部部品点数〕をなくずδことが
出来るのでコスト、回路基盤の小型化等の面で改善出来
る。
(2)従来の仕様より広範囲な入出力のスイング巾、牙
−パードライブないしオーバーシュートを保証出来る。
従って、より変化に富んだ利用が可能になるなどの利点
が大きい。
(:3)  ポンディングパッド周辺の不使用面積を利
用してレイアウト出来るので工Cのバー寸法が増大する
等の問題はない。
(4)製造プロセス的にはMOS )ランジスタのソー
ス・ドレインと同時にラテラルバイポーラトランジスタ
を形成出来るので特別なマスクや製造工稈を必要としな
い。
実hi例を説明するための集積回路Q」部分回路図と部
分断面l:/(、第3図1は他の実施例を説明するだめ
の部分’iafmj図である。
省」号の説iL1」 R、R1、R2・JJ抗、M 1 、 M 2 ・−i
l、403 トランジスタ、C2・・・lφOSキャパ
シタ、Q・バイポーラトランジスタ、D・・ダイオード
、 1.8.9・・・パッド、11.12・・基板、13.
14.14’、15,16,17.20・・・拡@領域
代理人 浅 村   皓 外4名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)多数の導電体−絶縁物一半導体構造を有する半導
    体集積回路であって、接地された第1導電型の高抵抗率
    半導体基板と、基板内に形成され、第1導電型と逆の第
    2導電型を有する第1の低抵抗率半導体領域であって基
    板との間のpn接合を逆バイアスする極性の電圧が印加
    される第1領域と、基板内で第1領域に近接して形成さ
    れた第2導屯型を有する第2の低比抵抗率半導体領域で
    あって変化する入力端子を受ける入力パッドに)ノ、:
    続された第2領域とを有する半導体集積回路。 (2、特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路であ
    って、前記第1領域第2領域間の距離は、hL板内の少
    数キャリアの拡散長の6倍以内である半導体集積回路。 (3)特許請求の範囲第1項記載の半醇体集積I!JJ
    路であって、前記第1領域は前記第2領域を囲んで配置
    された半導体集積回路。
JP23099082A 1982-12-28 1982-12-28 半導体集積回路 Granted JPS59123256A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23099082A JPS59123256A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 半導体集積回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23099082A JPS59123256A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 半導体集積回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59123256A true JPS59123256A (ja) 1984-07-17
JPH059943B2 JPH059943B2 (ja) 1993-02-08

Family

ID=16916501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23099082A Granted JPS59123256A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 半導体集積回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59123256A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61102765A (ja) * 1984-10-26 1986-05-21 Matsushita Electronics Corp 半導体集積回路装置
JPS61237472A (ja) * 1985-04-15 1986-10-22 Nec Corp 半導体装置
EP0903828A1 (en) * 1997-09-23 1999-03-24 STMicroelectronics S.r.l. Improved device for the protection of an integrated circuit against electrostatic discharges

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5068483A (ja) * 1973-10-19 1975-06-07

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5068483A (ja) * 1973-10-19 1975-06-07

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61102765A (ja) * 1984-10-26 1986-05-21 Matsushita Electronics Corp 半導体集積回路装置
JPS61237472A (ja) * 1985-04-15 1986-10-22 Nec Corp 半導体装置
JPH0518466B2 (ja) * 1985-04-15 1993-03-12 Nippon Electric Co
EP0903828A1 (en) * 1997-09-23 1999-03-24 STMicroelectronics S.r.l. Improved device for the protection of an integrated circuit against electrostatic discharges

Also Published As

Publication number Publication date
JPH059943B2 (ja) 1993-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3228583B2 (ja) 半導体集積回路装置
US5949109A (en) Semiconductor device having input protection circuit
KR0159451B1 (ko) 반도체장치의 보호회로
US4607274A (en) Complementary MOS field effect transistor integrated circuit with protection function
JPH0334659B2 (ja)
JPS6046545B2 (ja) 相補型mos記憶回路装置
JP2644342B2 (ja) 入力保護回路を備えた半導体装置
US6215157B1 (en) Electrostatic discharge protection circuit for a semiconductor integrated circuit and layout thereof
KR860000159B1 (ko) 반도체 메모리
KR100222623B1 (ko) 입력 보호 회로 및 이를 이용한 반도체 장치
US4689653A (en) Complementary MOS integrated circuit including lock-up prevention parasitic transistors
JP3267479B2 (ja) 半導体集積回路装置
JPS59123256A (ja) 半導体集積回路
JP3499578B2 (ja) 半導体集積回路
JPS58130557A (ja) Cmos装置
JPS60247959A (ja) ラツチアツプ防止回路
US6084272A (en) Electrostatic discharge protective circuit for semiconductor device
KR100223671B1 (ko) 다중 전원전압을 가지는 반도체 메모리 장치
JP3274561B2 (ja) 半導体集積回路
JP3010911B2 (ja) 半導体装置
JPH0243343B2 (ja)
JPH04105357A (ja) 半導体集積回路
JPH0770688B2 (ja) 半導体集積回路装置
JP2525142B2 (ja) 半導体集積回路
JPH04239763A (ja) 出力バッファ