JPS61150364A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS61150364A
JPS61150364A JP59278438A JP27843884A JPS61150364A JP S61150364 A JPS61150364 A JP S61150364A JP 59278438 A JP59278438 A JP 59278438A JP 27843884 A JP27843884 A JP 27843884A JP S61150364 A JPS61150364 A JP S61150364A
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transistor
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Tokihiko Wakayama
若山 時彦
Takeshi Ichiyanagi
一柳 武士
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Toshiba Corp
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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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices 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 the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices 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 the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices 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 the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices 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 the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
    • H01L27/0921Means for preventing a bipolar, e.g. thyristor, action between the different transistor regions, e.g. Latchup prevention

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は同一半導体チップ内にP及びNチャネル型MO
S トランジスタを有する相補MOS型の半導体装置に
関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
CMO8型IC(相補MOS型集積回路)は優れた電気
的特性を有することから、従来よシ多くの応用分野で使
用されている。 CMOS構造で構成される種々のデバ
イスのうち、基本的な回路はインバータであって、その
回路構成を第4図に不実図示した如(CMOSインバー
タは、PMO8トランジスタpi とNMOS トラン
ジスタN1とを相互接続して構成される。即ちこれらト
ランジスタP1とN1のダートを相互接続して入力vI
Nに接続し、またこれらトランジスタのドレインを相互
接続して出力votr’rに接続する。トランジスタp
、のソースを正電源vDDに接続すると共に、トランジ
スタNlのソースを接地電源V88に接続して構成して
いる。
このようなCMOSインバータに代表されるCMOSデ
バイスにおいては、 PMO8トランジスタとNMOS
 トランジスタを形成する場合に、例えばN型基板を使
用した場合には、Pウェル層と呼ばれる電気的に分離さ
れた領域が形成される。従ってMOS トランジスタの
ソース及びドレインを形成する拡散領域とPウェル層及
びN型基板との間で、種々のノぐイ2−ラトランジスタ
が寄生素子として構成される。
この点について、第5図に示したCMOSインバータの
断面図で説明する。即ち基板1はN型の半導体物質で構
成されており、その中にP型ウェル層2が形成される。
基板1の表面には、P型の拡散領域3ム、3Bが形成さ
れており、表面上に形成されたr−ト絶縁膜の上に被着
形成されたf−)電極4と共にPMO8トランジスタP
1を構成してhる。拡散領域5は、正電源VDDを基板
1に接続するためのN型の高ドープ領域である。一方P
ウェル層20表面には、N型の拡散領域6ム、6Bが形
成されておシ、Pウェル層2の表面上に形成されたダー
ト絶縁膜の上に被着形成されたダート電極7と共にNM
OSトランジスタNlを構成する。拡散領域8は、Pウ
ェル層2を接地電源Vl1gに接続するためのP型窩ド
ーゾ領域である。
!5図に示したCMOSインバータにおいて、各所に寄
生素子としてバイポーラトランジスタが形成されており
、例えば縦方向(バーチカル)バイプーラトランジスタ
Q1− Q2 、 横方向(ラテラル)バイポーラトラ
ンジスタQ8IQ4等が存在する。これらの寄生パイ−
−ラトランジスタと基板1及びPウェル層2内における
抵抗とを考慮すると、第6図に示すような等価回路を描
くことが可能である。第6図において接続点91は基板
を示しておシ、接続点92はPウェル層を示している。
従って抵抗R,%R。
は基板1内に分布している抵抗であり、抵抗R・〜R1
11はPウェル層2内に分布している抵抗である。
第6図において、例えば出力voυテに接地電位より低
い電圧が印加されたとすると、接地電源vII−抵抗R
1−抵抗R6−トランジスタロ2−出力VOTjTの経
路で電流が流れ、トランジスタQ1が導通状態とされる
。その結果トランジスタQgのコレクタ電流が、正電源
vDD−抵抗Rt−抵抗R4−トランジスタQ2−出力
VOtlテの経路で流れる。その結果トランジスタQ4
のペース電位が降下し、トランジスタQ4が導通状態と
女る。するとトランジスタQ1のペース電位が上昇し、
トランジスタQ1も導通状態となる。このような状態に
おいては、トランジスタQtsQ4のコレクタ電流が互
いのペース電流を供給し合うので、出力voviに前記
負の印加電圧が消えた後においても、正電源VDDとの
間に電流が流れ続け、即ちラッチアップ現象が発生する
ものである。このようなラッチアップ現象は電源を一度
オフしない限シ、電流が流れ続ける。
このようなサイリスタ回路によるラッチアップ現象は、
出力voutに正の過電圧が印加された場合でも、また
入力端子に正または負の過電圧が印加された場合でも9
発生する可能性があり、デバイスの損傷或いは劣化を発
生する。仁のためCMOSデバイスにおける上記のよう
なラッチアップ現象を防止するために、従来種々の方法
が提案されている6例えば従来のCMOS7”ロセスを
使用する場合には、入力のダイオードや出力部分のトラ
ンジスタの配置位置を充分考慮して、寄生トランジスタ
が活性領域に入らないようにする方法があシ、またVG
ウェハと呼ばれるエピタキシャル層を利用した対策とか
、 5O8(Sjllaon On 5apphire
)構造等を使用した新しいfa七スス技術使用して、寄
生素子が発生しないような構成とする方法がある。
しかしながら前者の方法の場合には、チップA!ターン
の設計段階で寄生素子の特性を充分把握することが困難
であシ、試行錯誤による改善に頼らざるを得す、またそ
の場合の対策もΔターン間隔を広げる等の方法によるも
ので6って、チップ面積が増大されがちであるという欠
点を有している。また後者の方法の場合には、新しいプ
ロセス技術を確立する必要があり、コストアップの増大
を招くという欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明は、CMOSデバイスにおけるラッチアップ現象
の原因は、寄生バイポーラトランジスタを動作させるに
必要な電位を、基板内及びウェル領域内に存在する抵抗
が生み出すことであシ。
云いかえると基板とソース拡散とに電位差があることで
ある点に着目したもので、基板内及びウェル領域内に存
在する抵抗値を下げ、かつチップサイズを増大させるこ
となくラッチアップ現象の対策を可能にした半導体装置
を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明は、 MO8トランジスタを構成するソース拡散
領域、ドレイン拡散領域のうち、ソース拡散領域内にそ
れぞれ基板拡散を設置し、素子の外側だけに設置されて
いた基板拡散を素子の、 内側まで設けることで、よシ
高い基板とソース拡散との同電位性をもたせ、ラッチア
ップに対して強い相補MO8型集積回路を得るようにし
たものである。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第1
図はシリコンr−トを用いたCMOSインノ々−夕回路
の/9ターン図である。この図におイテPMO8トラン
ジスタPlを構成するものは、P+ソース拡散領域3c
、P+ドレイン拡散領域JD、/リシリコンでなるダー
ト電極47及び電源VDII配線(アルミニウム配線)
48と基板とを接続する!型の拡散領域51とがsb、
勿論P+ソース拡散3cも電源VDDと接続されている
。Pウェル領域49内に形成されたNMO8トランジス
タN1を構成するものは、N+ソース拡散領域6c 、
N+ドレイン拡散領域6 D rポリシリコンでなるr
−)電極47.及び電源V1g配線(アルミニウム配線
)50とPウェル領域49とを接続するP+m、の拡散
領域81とがあシ、勿論?ソース拡散領域6cも電源V
SSと接続されている。第1図中左下がシのハツチング
は計拡散領域を示し、右下がりのハツチングはP+拡散
領域を示す。なお図中、接続に必要なコンタクト及びP
1散領域−?拡散領域と分離する・ヤターンは省略して
いる。
更に本発明の特徴を第1図で説明すると、PMOB側で
は、トランジスタの外側のみに設置されている基板と接
続する耐の拡散領域51と同等の拡散領域52が、P+
ソース拡散領域3c内に設置されている。NMO8側で
は、やはシトランジスタの外側のみに設置されているP
ウェル領域49と接続するP+の拡散領域81と同等の
拡散領域82が1ソース拡散領域#cF’3に設置され
ておシ、その大きさlは10μ程度で、l′(20μ程
度)はソース拡散領域幅と同じ幅で設置される。そして
この基板拡散を挿入したときに、トランジスタ特性に影
響が出ないように、P+及び針のソース拡散領域の残シ
の部分(Wi)を考慮して設置されている。
またこれらの拡散領域52または82は、トランジスタ
長Wの大きさに応じて複数個設置してもよA0第2図は
その実施例で、トランジスタ長Wが大きい場合を示す、
トランジスタ長Wが大きい場合には、f−)電極47を
8本に分割し構成する場合が多く、基本的な考え方は第
1図と同等になるため、ソース、ドレイン、基板拡散等
は同符号を用いて説明を省略する。
しかしながらこれらの考え方、つまりソース拡散領域に
基板拡散を設置する方法は、シリコンゲート構造のみな
らず、アルミニウムゲート構造の場合でも使用すること
ができる。その実施例を第3図に示す。これはトランジ
スタ部のみとシ出し、PMOB及びNMO8も同様の考
え方であるため、1つの図で兼示しである。即ちP+ン
ソー拡散領域3Mまたは耐ソース拡散領域6鵞。
及びP+ドレイン拡散領域3Fまたは耐ドレイン拡散領
域6rがある。P+ソース拡散領域内及び?ソース拡散
領域内に、それぞれ基板と接続するためのt拡散領域5
3まだはP°ウェル領域と接続するためのP1拡散領域
83が設置されておリ、その大きさ11は10μ程度で
、f、はソース拡散領域幅と同じ幅で設置されている構
造である。80はアルミニウムダート電極である。
上記のような基板設置方法は、チップ内に構成された全
てのPMO8,NMO8)ランリスクのソース拡散部分
に確実に設置することができ、基板拡散領域を設置する
ために素子間を広げたり、レイアウト上の制約をあまシ
受けずに、基板内に存在する抵抗値を下げ、基板とソー
ス拡散領域の同電位性を高め、ラッチアップを防止する
ことができるものである。
〔発明の効果〕
従来起り得るラッチアップ現象は、 0MO87’バイ
スにおいて存在する寄生バイポーラトランジスタと抵抗
との組み合わせによるサイリスク回路の構成によるもの
である。しかしその中でも、存在する抵抗を無くしたシ
、また無くすまでいかなくともその抵抗値を下げれば、
ラッチアラ7’に対して強くなる。つまプ寄生バイプー
ラトランジスタのペース部分となる基板と、寄生バイポ
ーラトランジスタの王ミッタ部分になるソース拡散領域
に電位差を生じさせない方法であるが、そのために素子
間を広げ多くの基板拡散を設置したシ、素子配置に制約
があった場合は、チップサイズが増大する可能性が大き
い。
しかし本発明によれば、チップサイズを増大させること
なく、また配置方法の制約をあまシ受けずに、確実に存
在する基板、ソース間抵抗値(電位差)を下げることが
でき、ラッチアップに強くできる。即ちチップサイズを
、電源電圧を下げずに比例縮小した場合、デバイス内部
の電界が強くなったり、またトランジスタの1m(コン
ダクタンス)が向上し、ノース・ドレイン間を流れる電
流密度が上がった時に生じるイン/4クトイオン化によ
る基板電流を、トランジスタのチャネル部分に最も近く
、基板拡散を設置するこの施策で、発生した基板電流を
いち早く吸収することができ、従りて電位差の発生が少
なく、基板電流がトリガとなるラッチアップ(特にNM
O8領域内部で起こシやすい)を防止することかできる
ものである。
【図面の簡単な説明】
fa1図は本発明の一実施例を示すパターン平面図、第
2図及び第3図は本発明の他の実施例を説明するための
要部のパターン平面図、第4図はCMOSインバータ回
路図、第5図は同回路の集積回路断面図、第6図は同回
路の電気的等価回路図である。 Pl・・−PMO8)ランリスク、N1・・・NMO8
)ランリスク、3c・・・P+ンソー拡散領域、6C・
・・計ソース拡散領域、49・・・Pウェル領域、52
・・・!拡散領域、82・・・P1散領域。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図      第3図 ム7

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の基板表面に第2導電型のチャネルを
    有する第1のMOSトランジスタが形成され、前記基板
    に形成された第2導電型のウェル領域に第1導電型のチ
    ャネルを有する第2のMOSトランジスタが形成され、
    前記第1のMOSトランジスタのソース領域内にゲート
    電極下付近まで達する第1導電型領域が形成され、前記
    第2のMOSトランジスタのソース領域内にゲート電極
    下付近まで達する第2導電型領域が形成されたことを特
    徴とする半導体装置。
  2. (2)前記基板及び第1導電型領域は第1電源に接続さ
    れ、前記ウェル領域及び第2導電型領域は第2電源に接
    続されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の半導体装置。
JP59278438A 1984-12-25 1984-12-25 半導体装置 Granted JPS61150364A (ja)

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JP59278438A JPS61150364A (ja) 1984-12-25 1984-12-25 半導体装置

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JPS61150364A true JPS61150364A (ja) 1986-07-09
JPH0145233B2 JPH0145233B2 (ja) 1989-10-03

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6882820B2 (en) 2002-05-31 2005-04-19 Ricoh Company, Ltd. Fixing device and image forming apparatus including the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53133382A (en) * 1977-04-27 1978-11-21 Nec Corp Complementary type mos integrated circuit

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JPH0145233B2 (ja) 1989-10-03

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