JPS59145560A - 出力バツフア装置 - Google Patents

出力バツフア装置

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JPS59145560A
JPS59145560A JP2005383A JP2005383A JPS59145560A JP S59145560 A JPS59145560 A JP S59145560A JP 2005383 A JP2005383 A JP 2005383A JP 2005383 A JP2005383 A JP 2005383A JP S59145560 A JPS59145560 A JP S59145560A
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JP
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resistor
semiconductor substrate
pinch
load
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JP2005383A
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Yoshihiro Hosokawa
義浩 細川
Osamu Koseki
修 小関
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Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
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    • H01L27/07Devices 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common
    • H01L27/0744Devices 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common without components of the field effect type
    • H01L27/075Bipolar transistors in combination with diodes, or capacitors, or resistors, e.g. lateral bipolar transistor, and vertical bipolar transistor and resistor
    • H01L27/0755Vertical bipolar transistor in combination with diodes, or capacitors, or resistors
    • H01L27/0772Vertical bipolar transistor in combination with resistors only

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】 産業上の利用分野 本発明は、信号処理用の半導体集積回路と一体化させて
作り込むことかでき、しかも、高電圧を要する負荷の駆
動か可能な出力)・ソファ装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 近年、マイクロコンピュータなとの信号処理用の半導体
集積回路とともに、螢光表示管あるいはこれに準じる表
示管、表示素子を直接駆動することのできる高配圧の出
カバソファ装置を一体的に集積化し、全システムのコス
トダウンをはかる動きが活発化している。
そして、出力バッファ装置の構成の主体となるトランジ
スタとしては、一般に、高出力トランジスタが用いられ
る。しかしなから、負荷として、例えば螢光表示管が用
いられるものとすると、これを駆動する/ζめの電圧と
して、30〜40V程度の高い電圧が必要とされる。こ
の場合には、単に高出力トランジスタ構造とするだけで
は不十分てあり、イノ[せて、高耐圧トランジスタ構造
が採用されている。
′また、この種の駆動回路では、出力バッファ装置より
も前段に位置する信号処理回路部を、0MO3あるいは
片チャネルMO3を用いて構成することにより、この回
路部では高速演算処理を行う。なお、この回路部の電源
電圧■DDは、それほど高い電圧ではなく、5v程度の
電圧とされる場合が最も多い。しかも、この電l電圧は
、半導体集積lfi、l路の高集積化、チップの縮小化
につれて低下する傾向にある。
一力、バッファトランジスタを含む出力バッファ−装置
は、信号理回路部の電源電圧よりもはるかに高い電源電
圧Vp で駆動され、たとえば、30〜40■の高耐圧
性が必要とされる。このような、低電圧で駆動され、高
速性を発揮する回路部と、高電圧で駆動される出力バッ
ファ装置とを単一の半導体基板内へ一体的に集積化する
ためには、種々の配慮が必要である。
第1図(a)および(C)は、従来の出力バッファ装置
の構成を示す回路図であり、捷だ、第2図は、この回路
で用いられるバッファトランジスタの平面図である。第
1図(a)〜(C)で示す各回路において、最終〈ンバ
ーク1以前の回路は相補型MO3)ランジスタ(以下C
MOSFETと略す)、PチャンネルMO3FET又は
Nチャンネル形MO8FET で形成されているものと
する。前記インバータ1の出力側ハ、バッファトランジ
スタ2のゲートに接続され、甘た、このバッファトラン
ジスタ2の一端を電源端子3とし、これより回路電圧■
DD を印加する。しかして、このバッファ)・ランン
スク2のゲートへインバータ1を介して入力端子4から
信号を入力し、バッファトランジスタ2のドレイン側5
から出力を得る場合、第1図(a)で示すように、この
ドレイン側をそのま寸出力端子とするいわゆるオープン
トレイン形成の出力方式が多い。
第1@Hb)は、バッファトランジスタ2にプルダウン
抵抗6を付加したもので、これは拡散層の抵抗を用いて
作ることができる。端子7には電源電圧VDf)以りt
の電圧vP が印加される。一般に、このプルダウン抵
抗は外部に接続する被駆動装置、たとえば螢光表示管の
可動のために用いられるもので、その動作条件に適応す
るように、通常はかなり大きい抵抗、例えば数10〜数
100KQの抵抗が要求される。この大きさの抵抗の作
り込みは、拡散層のオ11用によ−)で可能であるか、
このようにして形成される抵抗にd−耐汗一面で問題が
ある。
第1図(C)は、プルダウン抵抗の代わりに、MOSF
ET  sを採用したものである。例えば、第1図(C
)の回路を出力バッファとした集積回路を作る場合には
、インバータ回路1より前段の信号処理回路は、通常の
0MO3あるいは片チヤンネル回路形式で構成され、高
速性が必要であり、また、その回路電源電圧vDDを上
記のように5vの設定で動作させるなど、あ脣り高電圧
で使用することはない。一方、バッファトランジスタ2
を含む出力バッファ装置は電源電圧vP で駆動され、
」−記のように30〜40Vの高面1圧性か必要とされ
る。
そして、上記高耐圧出カバソファ装置の形成は、オンセ
ットゲート構造やスタックドゲートとられることか多く
、通常、構造的には高耐圧側の出力端子が、チャンネル
スI・ツバと接しないいわゆるクローズドゲート形式の
トランジスタを用いることで、高耐圧を達成している。
第2図にその平面構造を示す09は例えば、多結晶ンリ
コノで形成したクローズド構造のゲート電極、10はト
レイン領域、11はソース領域、12はピンチオフ抵抗
領域、13はトレイン領域10から電極を取り出すため
の電極取出用窓、14はビンチオノ抵抗領域12に一端
が接続されたアルミニウム電極そして16は厚膜部分で
ある。このような構造のトランジスタではノース部分は
15の厚膜下のチャンネルストッパと接することVこな
る。この場合d]ドレインは高耐圧構造になるが、ソー
ス側はチャンネルストツバとソース接合での破壊電圧に
」ニリ決まる。
ここで、第1図(C)のプルダウン抵抗要゛素のMOS
FET sをいかに高配圧化するかが問題である。第1
図(C)で、バッファトランジスタ2がオフの」賜金に
は、そのドレイン側端子5の部分は1グ1値電圧ヲ■T
  とすると、vP−vT−まで−に昇する。このため
に、前記抵抗要素のMOSFET 8としては、ソース
、ドレイン側とも高耐圧化してなければならない。さら
に、通常このプルダウン抵抗の値をMOSFET  で
実施するには、W/L<1、即ちWよりLが大きいトラ
:/ジスタを設側しなければならない。これは、第2図
の様なりローズトゲート構造で作ることは困難である。
すなわち、通常のクローズドトランジスタ構造では、W
))Lとなる。
このように、従来の構造の下で、プルダウン抵抗層)1
′−導体集積回路内へ作り込む場合には、抵抗の高耐圧
性の而で間頃があり、捷たこの抵抗にかえてMOSFE
T  でプルダウン抵抗要素を形成した場合でも、制圧
面、抵抗値面で不都合が生じるのであった。
発明の目的 本発明は、信号処理回路部とともに一体的に集積化され
る出力バノファ装置の出力バッファトランジスタと高酬
圧の負荷抵抗要素を、同一の製造プロセスの下で形成す
ることが可能な出力バノファ装置構造の提供を目的とす
るものである。
発明の構成 本発明の出力バノファ装置は、負荷1駆動用のバッファ
トランジスタに接続される負荷抵抗要素か、−導電型の
半導体基板内に作り適寸れ−これとfd逆逆電電型抵抗
用拡散領域と、同抵抗用拡散領域の表m]層部分からこ
れを包囲する前記半導体基板部分の表面層部分Ktで及
ぶ範囲Vこ形成された、前記半導体基板とは逆導電型の
ピンチ抵抗用領域と、同ピンチオフ抵抗用領域の外側V
C位置し、かつ、これに隣接する半導体基板部分の表面
を僚う絶縁膜上に設けたカードリング電極とで構成され
ているものであり、この構成が、バノンアトランジスタ
の構造として採用されるクローズトゲ−j・構造と等価
であるため、この負荷抵抗要素の作り込みの/こめに、
製造プロセスを変更する必要はなく、寸だ、ピンチオフ
抵抗用領域とガードリング電極の存在によ−〕で、負荷
抵抗要素の高耐圧化かはかられるところとなる。
実施例の説明 」ン、下に図面を参照して、本発明の出力バノンア装置
について説明する。
第3図d5、不発明の出力バノファ装置で用いら7Lる
負荷抵抗要素の構造例全示す図であり、第3し1(a)
は半導体基板内部外で全透視して示した透視」7面図、
第3図(1))は第3図(a) (7) B  B m
 Vコ’19 ッテ切断して示した断1m図である。
第3図において、16は、たとえばN型のシリコン基板
、17は同ンリコン基板の中に作り込まれ、抵抗形成の
領域となるP型拡散領域、18および1っけこのP型拡
散領域の両端部に電極を形成するためのオーミック接触
用の戸型拡散領域、20はMOS)ランジスタのゲート
酸化膜形成工程で同時に形成されプζ酸化膜、21はチ
ャネルストツバ領域となるN+型拡散領域、22は選択
酸化処理で形成した選択酸化膜、23は、例えば多結晶
シリコンを用いて形成され、固定電位とされるカー 1
−リング電極、24はピンチオフ抵抗層となるP−型領
域、26は二酸化シリコンなどの厚膜、そして、26.
27は負荷抵抗要素の両端子となるアルミニウム電イ命
である。
このような構造を有する負荷抵抗要素で(d、抵抗領域
となるP型拡散領域17が高上f8″Lとなったときの
ガートリング電極23の端部における絶縁破壊がピンチ
オフ抵抗層24による電圧降下(・・こまって防止され
、捷だ、抵抗領域部分とチャネルストツバ領域21との
間のN型シリコン基板部分の表面」二Vこガートリング
電極23を配置し、抵抗領域部分とチャネルストッパ2
1とを確実に分離したことによって、接合破壊電圧の低
下が防止される。
なお、ピンチオフ抵抗層24の作り込みに際しては、抵
抗領域となるP型拡散領域17に高電圧が印ブ几された
ときに、この電圧からピンチオフ抵抗層24で生じる電
圧降下分を引いた電圧がガードリング電極23の端部の
破壊電圧より低くなるように不純物濃度や長さを選択す
ることが大切である。
ところで、この負荷抵抗要素は、通常行なわれている不
純物拡散方法あるいはイオン注入法のいずれを採用して
も形成することができる。
例tは、イオン注入法によってこれを製作するにあたり
、抵抗領域となるP型拡散領域17は、7、Hチャネル
MOSプロセスの場合にはチャネルドーグ用のイオン注
入で、寸だ、CMOSプロセスの場合には、チャネルド
ープ用あるいはPウェル形成用のイオン注入で形成する
ことができる。したかって、出カバソファ装置の作り込
みは、信号処yII部を作り込むプロセスそのものて行
なうことができる。また、ピンチオフ担」〕1層もイオ
ン注入法で形成することができる。
このような構造を有する負荷抵抗要素は、第1図(b)
で示したプルダウン抵抗6として用いられるものであり
、たとえば、アルミニウム電極26かバッフ7トランジ
スタ2のドレインに接続され、アルミニウム電極27が
端子7に接続される。したがって、上記した高電圧とし
てvP がP型拡散層(C加わるところとなるが、すで
に説明した各部の働きによって、この電圧印加で支障を
きたすことなく負荷抵抗要素としての役割りを果すO−
1グこ、この負荷抵抗要素によれは、次のような効果も
期待できる。
通常、マイクロコンピュータや信号処理回路の出力バノ
ファのみを商酬1玉)くノファにする要求が殆んどであ
る。この場合には、単に出カッ(ノファの高制圧化をは
かるだけでは不十分てあり、さらに、配線部分に位置す
る厚膜の反転電圧として、回路システム内で最も高い電
圧vP二30〜40Vを超える値を保障する必要がある
。この目的は、チャイ・ルストノノ′:領域の不純物濃
度を高めることによって達成することができる。しかし
ながら、チャネルストツノ々領域の不純物濃度を高める
と、半導体集積回路の大半の部分を占めているマイクロ
コンピュータや信号処理部分の回路スピードが遅くなる
という不都合が生じる。この不都合はMO3I−ランジ
スタのソース、ドレイン拡散部ト、チャネルストッパ部
分との接合容量が増加するためにもたらされる。従って
、あまりチャネルストッパ領域の濃度を高めることは好
ましくない。
ところで、第3図(b)で示す構造によれば、アルミニ
ウム電極26と27の下部に位置している厚膜22の上
にも、ポリシリコンガートリング電極23が存在するフ
辷め、例えば、0MO3の場合には、このポリシリコン
ガードリング電極23をN型ンリコン基板に繋ぎこれと
同電位に固定すれば、下部にも7瞠する厚膜部分におい
て反転現象が生じる=不都合を排除できる。勿論Pチャ
ネル井たばNチャネルのMOS)ランジスタを用いたハ
チャネル構造の場合にも同様な効果が期待できる。
第4図は、ボリンしコンガードリング電極23が薄い酸
化膜20の」二にのみ存在する場合であり、この場合に
も、ポリシリコンガートリング電極には、所定の固定電
圧を印加する。たとえば、0MO5の場合には電源電圧
vDDを印力口して、この直下のN型シリコン基板表面
部が反転することを防止するO 抗領域となるP型拡散領域17の表面層の全域(へ壕で
不純物を導入するようにしてもよいO発明の効果 本発明の出力バノファ装置は、製造プロセスに大幅な変
更をも/ζらすことのない構造で、しかも、高i!i王
化のはかられた負荷要素を有するものであるため、この
高面1圧出力ノクノフア装置をマイクロコンピュータな
どの信号処理回路部とともに集積化することかでき、し
たがって、この集積回路しこよって螢光表示管なとの負
荷を直接駆動することが百丁能 Vこ な る。
【図面の簡単な説明】
第1図(、)〜(功は、出力バノファ回路部の構成例を
示す図、第21図は出力);)ファトランジスタ(7)
構造4示す平面図、第3図(a) 、 (b)は、本発
明の出カバノフ7装置で用いる負荷抵抗の構造を示す透
視平面図ならびに断面図、第4図は他の構造例を示す断
面図である。 1・・・・・・最終段のインバータ、2・・バッファト
ランジスタ、3 ・−・電源端子、4・−入力端子、6
−・・・出力端子、6・・・プルダウン抵抗、7 ・・
高電圧(Vp)印加端子、8・−・MOSトランジスタ
、9・ −ゲート電俊、10・・−ドレイン領域、11
・  ソース領域、12,24・ ・ ピン′チオフ抵
抗領域、13・・ 電極取出用窓、14’、26゜27
・ アルミニウム電イ水、15,25  −厚膜、16
・・・N型シリコン基板、17 ・・・抵抗領域となる
P塑拡散領域、18.19・・・・オーミック接触用接
触用型1−領域、20  薄膜、21・・・・・チャネ
ルストッパ領域となるN″型拡散領域、22選択酸化膜
、23−・ ポリシリコンガードリンク電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)負荷駆動用の出カバソファトランジスタと、これ
    に接続される負荷抵抗要素を備え、同負荷抵抗要素が、
    −導電型の半導体基板内に作り適寸れた。これとは逆導
    電型の抵抗用拡散領域と、同抵抗用拡散領域の表面層部
    分からこれを包囲する前記半導体基板部分の表面層部分
    に寸で及ぶ範囲に形成された、前記半導体基板とd、逆
    導電型のピンチオフ抵抗用領域と、同ピンチオフ抵抗用
    領域の外側に位置し、かつ、これに隣接する半導体基板
    部分の表面を捷う絶縁膜」−に設けたガートリング電極
    とで構成されていることを特徴とする出カバソファ装置
  2. (2)半導体基板内に、これと同一導電型で高不純物濃
    度のチャネルストッパ領域が環状に作り込寸れ、このチ
    ャネルストッパ領域の内側の半導体基板内に負荷抵抗要
    素が作り込まれ、さらに、前記チャネルストッパ領域と
    負荷抵抗要素の形成領域が離間していることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の出力バッファ装置。
  3. (3)  ガードリング電極がチャネルストッパ領域の
    上部まで延びていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項寥##第2項に記載の出カッ(ソファ装置。
JP2005383A 1983-02-09 1983-02-09 出力バツフア装置 Granted JPS59145560A (ja)

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JPS6352782B2 JPS6352782B2 (ja) 1988-10-20

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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