JPS60246664A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS60246664A
JPS60246664A JP10309084A JP10309084A JPS60246664A JP S60246664 A JPS60246664 A JP S60246664A JP 10309084 A JP10309084 A JP 10309084A JP 10309084 A JP10309084 A JP 10309084A JP S60246664 A JPS60246664 A JP S60246664A
Authority
JP
Japan
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region
transistor element
type
collector
base
Prior art date
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Pending
Application number
JP10309084A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Asano
哲郎 浅野
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.)
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki 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

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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】 (イ)産業上の利用分野 本発明は集積回路における静電破壊を防止する半導体集
積回路装置に関する。
(ロ)従来技術 半導体基板(1)内に少なくとも一つのNPN型トラン
ジスタ素子(2)を備え、トランジスタ素子(2)のペ
ースおよびコレクタを夫々パッド(3)を介して外部の
リード端子(4)に接続した半導体集積回路装置がある
。この攬半導体集積回路装置の静電破壊を防止する方法
として、第5図に示すように、バラ)”(31トペース
およびコレクタとの間に抵抗体(7)を直列に接続して
、浮遊容量と抵抗の時定数によりサージ電圧の波形を滑
らかにし、急激なサージ電圧がトランジスタ素子に入ら
ないようKする方法がある。しかしながら、この方法に
おいては、接続する抵抗体(7)の抵抗値が数十から数
6オームでは完全な対策とはいえず、抵抗値が数キロオ
ーム以上必要である。ところが、回路ヒこの位置に数キ
ロオーム以上の抵抗体(7)を設けると、パターン面積
が大きくなるばかりか、通常の入力信号の場合K、抵抗
体(7)によって、減衰が生じろため、トランジスタの
動作点がずれたり、回路定数が変化するなど回路上支障
をきたし好ましくない。また、抵抗体(7)をN型半導
体領域に形成したP型頭域で構成した場合、N型半導体
領域とP型頭域との間のPN接合に順方向にサージ電圧
が加わるときは破壊はしないが、逆方向に大きいサージ
電圧が加わったとき、PN接合の耐圧以上の電圧であれ
ば、抵抗体自体が破壊してしまう。そこで、半導体基板
に擬似的に順方向動作するトランジスタ構造の素子な被
保論回路の入力端子と並列に接続し、順逆いずれの方向
のサージ電圧が入っても、上記素子が破壊することなく
トランジスタとして動作させてサージ電圧を吸収するよ
うに構成した静電破壊防止素子がある(特公昭53−2
1838号公報に詳しい。)。しかしながら、この素子
においては、通常の場合においても、入力信号がN型ド
ープ層内を経て回路の入力側に送られるように構成され
ているため、ドープ層の内部抵抗により電圧降下が生じ
、前述したような問題がある。
また、別の方法としては、外部のリード端子(4)と接
続されるトランジスタ素子(2)のサイズを太き(して
PN接合面積を太き(する方法である。すなわち、PN
接合の耐圧を大きくとり、サージ電圧による破壊を防止
する方法である。しかしながら、このトランジスタ素子
と■、の立上りの比をとっているトランジスタ素子が複
数個ある場合には、それらのトランジスタ素子も全て同
様にサイズを太きくしなければならず、パターン面積が
太き(なり、パターン設計上不利である。
(ハ)発明の目的 本発明は上述した難点を解消すべくなされたもので、通
常の回路動作に影響を与えずに静電破壊を防止すること
を目的とする。
に)発明の構成 本発明は、半導体基板内にNPN型トランジスタ素子を
備え、前記トランジスタ素子のベースおよびコレクタを
夫々外部端子に接続した半導体集積回路装置において、
前記NPN型トランジスタ素子が形成された島領域とは
電気的に分離された島領域に、P型のエミッタ領域およ
びコレクタ領域を形成して保護素子としてのラテラルP
NP型トランジスタ素子を形成すると共に、前記NPN
型トランジスタ素子のベース領域にPNP型トランジス
タ素子のコレクタ領域を接続し、且つ前記NPN型トラ
ンジスタ素子のコレクタfji[PNP型トランジスタ
素子のエミッタ領域を接続することにより、前記NPN
型トランジスタ素子のベース−コレクタ間に、前記PN
P型トランジスタ素子のエミッタおよびコレクタを並列
に接続した半導体集積回路装置である。
(ホ)実施例 以下、本発明の一実施例を第1図ないし第3図に従い説
明する。第1図は本発明による半導体集積回路装置の構
成を示す平面図、第2図は本発明の要部を示す平面図、
第3図は第2図の川−1■線断面図である。
本発明による半導体集積回路装置は第1図に示すように
、半導体基板(1)内に、例えば差動増幅回路の入力ト
ランジスタとして用いるNPN型トランジスタ素子(2
)が設けられる。このトランジスタ素子(2)のベース
およびコレクタが夫々パッド(3)を介して外部のリー
ド端子(4)K接続される。また、NPN型トランジス
タ素子(2)が形成された島領域とは電気的に分離した
島領域に保護素子としてのラテラルPNP型トランジス
タ素子(5)が設けられる。そして、NPN型トランジ
スタ素子(2)のベース領域KPNP型トランジスタ素
子(5)のコレクタ領域を接続すると共に、NPN型ト
ランジスタ素子(2)のコレクタ領域KPNP型トラン
ジスタ素子(5)のエミッタ領域を接続する。このよう
にトランジスタ素子+21 (5)を接続することKよ
り、NPN型トランジスタ素子(2)のベース−コレク
タ間に、保護素子としてのPNP型トランジスタ素子(
5)のコレクタおよびエミッタが並列に接続される。
尚、PNP型トランジスタ素子(5)のベースはフロー
ティングにして、ベースバイアスがかからないように構
成されている。
つぎに、本発明の実施例を第2図および第3図を参照し
て詳しく説明する。P型のシリコン半導体基板0ω上に
N−型のエピタキシャル層01)が形成され、このエピ
タキシャル層01)をP+型の分離領域αZで分離して
島領域13104)が形成される。そして、各島領域Q
31(14)の底面にはN+型の埋め込み層(15)0
5+が設けられており、島6a域03)がNPN型トラ
ンジスタ素子(2)のコレクタ領域(13a)に、島領
域04)が保護素子としてのラテラルPNP型トランジ
スタ素子(5)のベース領域(14a)となる。島領域
0りの表面にベース拡散によりP型のベース領域OQが
形成される。このとき島領域0荀には同じくベース拡散
により、P型のエミッタ領域鰭とこのエミッタ領域0η
を取り囲むようにP型のフレフタ領域0樟が形成される
。更忙、ベース領域(I■の表面にエミッタ電極により
N+型のエミッタ領域01が形成されると共にコレクタ
領域(13a)ICN+型のコンタクト領域(4)が形
成される。また、エピタキシャル層01)表面には酸化
シリコンなどからなる保護膜c!1)が形成される。こ
の保護膜01)Kは各領域KAじるコンタクトホールが
形成され、このコンタクトホールを介して各領域とオー
ミックコンタクトするアルミニウムなどからなる電極(
ハ)・・・(ト)が配設される。
尚、第2図において、斜線部はコンタクト部を示す。
このように、島領域03)KNPN型トランジスタ素子
(2)、島領域Q4]K保護素子としてのラテラルPN
P型トランジスタ素子(5)か形成される。そして、N
PN型トランジスタ素子(2)のベース領域u61にオ
ーミックコンタクトしたベース電極四とPNP型トラン
ジスタ素子(5)のコレクタ領域Oaにオーミックコン
タクトしたコレクタ電極(ハ)とが接続される。
また、NPN型トランジスタ素子(2)のコレクタ領域
(13a)のコンタクト領域■にオーミックコンタクト
したコレクタ電極C24+とPNP型トランジスタ(5
)のエミッタ領域Q7)ICオーミックコンタクトした
エミッタ電極(ハ)とが接続される。尚、エミッタ領域
−にはエミッタ電極■がオーミンクコンタクトして電極
取り出しを行っている。
そして、ベース電極(2つおよびコレクタ電極I24)
はパッドf31(31に夫々接続され、このパッド(3
)+31 Kボンディングワイヤ(61(61で外部の
リード端子+41+41に接続して、NPN型トランジ
スタ素子(2)のベースおよびコレクタが夫々外部端子
に接dされる、すなわち、NPN型トランジスタ素子(
2)のベース−コレクタ間K、第1図に示すように、保
護素子としてのPNP型トランジスタ素子(5)のコレ
クタおよびエミッタが並列に接続される。
さて、本発明は、通常の場合、入力信号は外部のリード
端子(4)からバンド(3)を経てNPN型トランジス
タ素子(2)へ送られる。すなわち、保護素子としての
PNP型トランジスタ素子(5)はベースをフローティ
ングにしているため、入力信号は流れない。従って、回
路動作に何ら影響を及ぼすことはない。
ところで、サージ電圧が外部端子に加わった場合は、N
PN型トランジスタ素子(2)と保護素子としてのPN
P型トランジスタ素子(5)とで、サージ電圧を夫々分
担し、両トランジスタ素子+21 (5+が相互してサ
ージ電圧を吸収する。従って、従来保静素子だゆでサー
ジ電圧を吸収させるのと違って、両トランジスタ素子(
21(51が相互にサージ電圧を吸収することKより、
PN接合面積が実質的に大きくなり、逆方向電圧の耐圧
が上昇し、素子の破壊を防止することができるものであ
る。
そして、NPN型トランジスタ素子(2)と保持素子と
してのPNP型トランジスタ素子(5)とは、静電破壊
耐量が同じレベルの素子を用いて、そのサイズが大きい
方が望まI−い。これは一方の素子の静電破壊耐量が他
方に比べて小さい場合には、その素子が破壊してしまう
が双方同一レベルのものであると、理論的には破壊耐量
が倍圧なる。
つぎに本発明による半導体集積回路装置(3)と、NP
N型トランジスタ旧、ラテラルPNP型トランジスタ(
0を準備し、夫々の外部端子に第4図に示す装置を用い
てサージ電圧を付与し、夫々の破壊電圧を測定した。
尚、本発明による装置(AlはNPN型トランジスタ素
子(2)部分のベース−コレクタ間のPN接合面積が1
275μm’、PNP型トランジスタ素子(5)部分の
PN接合面積が300μm1である。またNPN型トラ
ンジスタ素子(aのベース−コレクタ間のPN接合面積
が1275 μm’、、PNP型トランジスタ素子(C
1のPN接合面積が300μm”である。
測定は、電源器からコンデンサ(41)に充電しておき
、スイッチ02を切替えることにより、サージ創、圧を
測定する半導体装置(4:IK加え、加える電源電圧を
変化させてその破壊する電圧を測定した。その結果を第
1表に示す。
第1表から明らかな如く、本発明によれば、NPN型ト
ランジスタ素子(2)と保護素子としてのPNP型トラ
ンジスタ素子(5)とが相互にサージ4圧を吸収するこ
と罠より従来装置に比して破壊電圧が向上し、静電破壊
を防止できるのがわかる。
(へ)発明の詳細 な説明したよ5K、本発明による半導体集積回路装ff
i[よれば、通常の回路動作に影響を与えず罠、順逆の
サージ電圧に対し【十分な保護を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による半導体集積回路装置の構成を示す
平面図、第2図は本発明の要部を示す平面図、第3図は
第2図の■−■線断面図である。 第4図は静電破壊電圧を測定する装置の回路図、第5図
は従来の半導体集積回路装置の構成を示す平面図である
。 ill・・・半導体基板、 (2)・・・トランジスタ
素子、(3)・・・パッド、(4)・・・リード端子、
 (5)・・・ダイオード素子、 OQ・・・P型半導
体基板、 C1)・・・エピタキシャル層、 0・・・
分離領域、 OJ、α枦・・島領域、(13a)・・・
コレクタ領域、(14a)・・・ベース領域、0印・・
・ベース領域、 07)・・・エミッタ領域、 08・
・・コレクタ領域、 Ol・・・エミッタ領域、 (イ
)゛°゛コンタクト領域。 出願人 三洋ft機株式会社 外1名 代浬人 弁理士 佐 野 静 夫 々 第2図 第4図 42 / ( 1 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)P型半導体基板上に形成されたN型エピタキシャ
    ル層を分離領域で島状に分離した島領域をコレクタ領域
    とし、この島領域KP型のベース領域を形成し、且つこ
    のベース領域KN型のエミッタ領域を形成したNPN型
    トランジスタ素子を備え、前記トランジスタ素子のペー
    スおよびコレクタを夫々外部端子に接続した半導体集積
    回路装置において、前記NPN型トランジスタ素子が形
    成された島領域とは電気的に分離された島領域に、P型
    のエミッタ領域およびコレクタ領域を形成して保護素子
    としてのラテラルPNP型トランジスタ素子を形成する
    と共に、前記NPN型トランジスタ素子のベース領域V
    CPNP型トランジスタ素子のコレクタ領域を接続し、
    且つ前記NPN型トランジスタ素子のコレクタ領域にP
    NP型トランジスタ素子のエミッタ領域を接続すること
    Kより、前記NPN型トランジスタ素子のベース−コレ
    クタ間に、前記PNP型トランジスタ素子のエミッタお
    よびコレクタを並列に接続して、前記外部端子間にサー
    ジ電圧が加わった場合に、前記両トランジスタ素子が相
    互して電圧を吸収することを特徴とする半導体集積回路
    装置。
JP10309084A 1984-05-22 1984-05-22 半導体集積回路装置 Pending JPS60246664A (ja)

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