JPS62165354A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS62165354A
JPS62165354A JP61004911A JP491186A JPS62165354A JP S62165354 A JPS62165354 A JP S62165354A JP 61004911 A JP61004911 A JP 61004911A JP 491186 A JP491186 A JP 491186A JP S62165354 A JPS62165354 A JP S62165354A
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JP
Japan
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region
substrate
type
semiconductor region
semiconductor
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JP61004911A
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Inventor
Kayoko Kono
江野 佳代子
Minoru Tateno
実 舘野
Shuichi Miyaoka
修一 宮岡
Masanori Odaka
小高 雅則
Katsumi Ogiue
荻上 勝己
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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
    • H01L27/04Devices 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
    • H01L27/06Devices 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 a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611Devices 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 a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617Devices 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 a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0623Devices 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 a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors

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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】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体集積回路技術さらには半導体装置に
おけるラッチアップ防止に適用して特に有効な技術に関
し、例えば同一半導体基板上にバイポーラトランジスタ
又はダイオードと相補型MOSトランジスタが形成され
てなる半導体集積回路におけるラッチアップ防止に利用
して有効な技術に関する。
[従来の技術] 従来、バイポーラ型半導体集積回路における入力保護回
路として、例えば第5図に示すような回路がある(例え
ば特開昭57−56960号)。
この回路は、入力端子1に規定入力電圧以上の高い電圧
が印加された場合、ダイオードd、がオンされて電源電
圧V c cに向かって電流が流される。
また入力端子1に規定入力電圧以下の低い電圧が印加さ
れた場合、ダイオードd2がオンされて電源電圧VEH
に向かって電流が流される。これによって、内部の素子
が破壊されるのを防什している。
また、Rj−0M08回路からなるECT、型IくAM
のような半導体集積回路では、例えば、第6図に示すよ
うなECL(エミッタ・カップルド・ロジック)型入カ
バソファT BFが使用されている(特願昭59−19
9580号)。
[発明が解決しようとする問題点コ 半導体狽積回路装置において第5図に示すような入力保
護回路を形成する場合、ダイオ−l< (+ 、 。
d2は各々半導体基板の主面」二に形成された拡散層か
らなるPN接合により構成される。その場合、ダイオー
ドd、、d2の近傍にNPNもしくはPNP型の寄生1
−ランジスタが形成されてしまう。そして、人力保護回
路を構成する]−記ダイオー1−d□+ d2に電流が
流れたとき、この寄生トランジスタが導通して基板に向
かって電流が流れる。しかるに、近年同一半導体基板」
ユにバイポーラトランジスタと相補型MOSトランジス
タが形成されてなるいわゆるB i −CM OS回路
が提案されているが、このBj−0M08回路において
一1記人力保護回路を適用すると、入力保護回路の近傍
に配置されている0M08回路が、上記基板電流によっ
てランチアップを起こずおそれがある。
また、第6図のようなE CL型回路においては、入力
電圧Vinが−1−かったり、ベース・エミッタ間電圧
VBEやダイオードd。のvthが低くなると、差動1
−ランジスタQ1のベース電位が一■二がる。また、電
源ラインの抵抗成分により電源電圧Vccが下がること
もある。そのような原因で、E CLl路を構成する差
動トランジスタQ、は、他の素子に比べて比較的飽和状
態になり易い。
しかして、トランジスタが飽和すると、■〕型ベース領
域とN型埋込層およびP型半導体基板間の寄生トランジ
スタがオンされて基板に向かって電流が流れ易くなる。
このような基板電流によっても、内部の0M08回路で
ラッチアップを生じるおそれがあることが本発明者らに
よって明らかにされた。
この発明の目的は、いわゆるR1−CMOS回路からな
る半導体集積回路におけるラッチアンプを防止し、回路
の信頼性を向」−させることにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
[問題点を解決するための手段] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
製説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、いわゆるB i −0M08回路からなる半
導体集積回路において、入力保護素子やEC丁、型入カ
バソファ回路を構成する1〜ランジスタのような基板電
流を流すおそれのある素子の周辺に、基板引上げ「1と
同じ構造のガード用半導体領域を設ける。
[作用コ 上記した手段によって、基板電流が流れてもそれを直ち
に基板表面の電源ラインに引き上げて、基板の局部的な
電位上昇を抑える。これによって、4一 基板電流による0M08回路での寄生サイリスタのラッ
チアップを防止し、回路の信頼性を向−1−させるとい
う−1ユ記目的を達成するものである。
[実施例1] 第1図には、本発明を、Bi−CMO8型半導体集積回
路装置における入力保護回路に適用した場合の一実施例
を示す。ただし、入力保護回路の構成そのものは、第5
図のものと同一である。
同図において、符号D1で示されている部分は、第5図
における高電位側に入力保護用ダイオードd、の形成領
域で、符号D2で示されている部分は低電位側の入力保
護用ダイオードd2の形成領域である。
この実施例では、」−記ダイオード形成領域D1とD2
の周囲に、回路の中で最も低い電位(この場合V E 
E )を与える基板引上げ口と同一構造のガード領域2
が設けられている。そして、このガード領域2の表面の
一部に、電源電圧ライン(VEE)に接続された電極3
が設けられている。
第2図には、第1図における■−■線に沿った断面が示
されている。
P型車結晶シリコン基板のような半導体基板11の入力
保護用ダイオードd、、d2の形成領域[〕1゜D2に
対応した位置には、不純物拡散によってN1型埋込層1
2が形成されている。N′型埋込層12以外の部分には
同じく拡散層からなるP型アイソレーション領域13が
設けられている。これらのN+型埋込層12およびP型
アイソレーシゴン領域13の」二には気相成長法により
エピタキシャル層が形成され、このエピタキシャル層に
対して選択的にN型不純物を導入することにより、」−
記N4型埋込層12の上にN型ウェル領域】4が形成さ
れている。また、上記P型アイソレーション領域13の
上方にはそれぞれP型ウェル領域15が形成されている
。ただし、半導体基板表面の素子形成領域以外の部分に
は選択的に厚い分離用酸化シリコン膜16が形成されて
おり、」二記P型アイソレーション領域13の上方であ
って、この分離用酸化シリコン膜16の下方には、」二
記N4型埋込層12間の導通を防IトするためのP型半
導体領域17が形成されている。
そして、上記ダイオード形成領域D1に対応するN型ウ
ェル領域14の表面には、例えば図示しないバイポーラ
トランジスタのベース領域となるP+型半導体領域と同
時に形成されたP+型半導体領域18が設けられている
。一方、上記ダイオード形成領域D2に対応するN型ウ
ェル領域14の表面には、CMOSトランジスタ形成領
域C−MOSの基板表面のソース、ドレイ領域としての
P+型拡散層19と同時に形成されたP+型半導体領域
19が設けられている。また、ダイオード形成領域Dl
、D2のN型ウェル領域14の一部には、図示しないバ
イポーラトランジスタのコレクタ引上げ口と同時に形成
されたN+型半導体領域20a、20bが、設けられて
いる。
そして、ダイオード形成領域DIのP+型半導体領域1
8に入力端子1(Vin)が、またN+型半導体領域2
0aに電源電圧端子V c cが接続されるようになっ
ている。これによって、半導体18と20a間に入力保
護用ダイオードd□が構成される。
一方、ダイオード形成領域D2のP+型半導体領域19
に電源電圧端子VEEが、また、Nl型半導体領域20
bに入力端子1(Vin)が接続されるようになってい
る。これによって、半導体領域19と20bとの間に入
力保護用ダイオードd2が構成される。
そして、この実施例では、上記ダイオード形成領域Di
、D2の周辺に、基板に電位を与える基板引上げ口と同
じ構造のガード領域2が設けられている。すなわち、こ
のガード領域2は、単導体基板11に接するP型アイソ
レーション領域13と、0MO81〜ランジスタ形成領
域C−MOSのP型ウェル領域15と同時に形成された
P型半導体領域15と、Pチャンネル形MOSトランジ
スタのソース、ドレイン領域たるP+型拡散層19と同
時に形成されたP+型半導体領域19が、積層されたよ
うな構造になっている。また、この半導体領域19の表
面には電極21が形成され、電源電圧V E Eが印加
されている。
上記実施側においては、入力保護用ダイオード形成領域
Di、D2の周辺にガード領域2が設けられている。そ
のため、入力端子1(Vin)に規定よりも高い電圧も
しくは低い電圧が印加され、入力保護用ダイオードd□
またはd2が導通されたとき、第2図に破線で示すよう
な寄生トランジスタがオンされて基板11に向かって電
流が流れても、その基板電流は近傍にあるガード領域2
を通って基板表面の電源電圧ライン(VEE)に向かっ
て流されるようになる。
その結果、入力保護回路で発生した基板電流が、CMO
Sトランジスタ形成領域C−MOSの方へ流れにくくな
って、基板抵抗rsに起因する基板電位の局部的な電位
上昇が抑えられる。これによって、CMOSトランジス
タ回路部に存在する寄生サイリスタがトリガされて発生
するラッチアップ現象が防止されるようになる。
なお、第1図における■−■線に沿った断面図を正確に
示すと、第2図においてダイオード形成領域D1とD2
との間にも、ガード領域2が設けられることになるが、
図面が複雑になるので、同図に示す実施例では、ダイオ
ード形成領域D i 。
D2間のガード領域を省略して示しである。
[実施例2] 第3図および第4図に本発明の第2の実施例を示す。
この実施例は、比較的飽和し易いE CT、回路の差動
トランジスタQ1の周囲を囲繞し、かつ入力バッファI
BFとレベル変換回路Lvを構成するCMO8回路形成
部C−MOSとを分離するように、基板用」二げ口と同
じ構造のガード領域2が設けられている。
なお、第3図において、符号Doで示されているのはダ
イオードd、の形成領域、CCで示されているのは、入
力トランジスタQ0およびダイオードd。とともにエミ
ッタフォロワ型レベルシフト回路を構成する定電流源(
もしくは単に抵抗のみでよい)の形成領域である。また
、R]、、R2で示されているのは、E CL回路を構
成する差動トランジスタQ、、Q、のコレクタ抵抗rx
r rzの形成領域である。
第4図には、第3図におけるrV−rV線に沿った断面
図を示す。トランジスタQ1は、N+型埋込層12の上
に形成されたN型ウェル領域14上に形成されている。
同図において、18がトランジスタQ□のベース領域、
20cがコレクタ引上げ口、21がエミッタ領域となる
N型半導体領域である。そして、トランジスタロ工の周
囲に、P型半導体領域13,15.19が積層された構
造のガード領域2が形成されている。なお、22はエミ
ッタ領域たるN+型半導体領域である。
従って、この実施例では、トランジスタQ1が飽和する
ことにより、第4図に破線で示すような寄生トランジス
タがオンされ、基板に向かって電流が流れても、その基
板電流は、ガード領域2を通して基板表面の電源電圧ラ
イン(VEE)に流され、0M08回路の側に流れにく
くなる。その結果、CMO8回路内の寄生サイリスタの
ラッチアップが防止される。
Bi−0M08回路からなる半導体集積回路において、
入力保護素子やECL型人型入ッファ回路を構成するト
ランジスタのような基板電流を流すおそれのある素子の
周辺に、基板引上げ領域と同じ構成のガード用半導体領
域を設けるようにしたので、基板電流が流れてもそれが
直ちに基板表面の電源ラインに引き」二げられて、基板
の局部的な電位−に昇が抑えられるという作用により、
基板電流による寄生サイリスタのラッチアップが防止さ
れ、回路の信頼性が向上されるという効果がある。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。例えば、上記実施例では
基板電流を流すおそれのある素子として、入力保護用ダ
イオードと、E CL聖人カバッファを構成する差動ト
ランジスタを例にとって説明したが、それ以外に基板電
流を流すおそれのある素子に適用することができる。
例えば、第7図に示すバイポー50MO8ロジンり(B
CL)ゲートにおいて、バイポーラトランジスタQ、、
Q、の飽和により」ユ記と同様の動作が生じる可能性が
ある。これを防止するため、本発明のガード用半導体領
域を、トランジスタQ、及びQ4のそれぞれを(実質的
に)囲むように設けることが有効である。又は、第7図
の4つのMOSFETを一つのガード用半導体領域で囲
んで、トランジスタQ3.Q、から電気的に分離するよ
うにしてもよい。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるBi−0M08回路
からなるECL型ス型子タテイックRAM用したものに
ついて説明したが、この発明はそれに限定されず、Bi
 −0M08回路一般に利用することができる。
[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、バイポーラトラン
ジスタ等のバイポーラ素子と相補型MO8FETを同一
基板上に形成した半導体装置の基板電流を吸収すること
によってCMO8回路のラッチアップを防止することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明をB i−CMO8型半導体集積回路
における入力保護回路に適用した場合の一実施例を示す
平面説明図、 第2図(A)は、第1図におけるH−H線に沿った断面
図、第2図(B)は、内部のCMO8回路部分の断面図
、 第3図は、本発明をE CL聖人カバッファ部に適用し
た場合の実施例を示す平面説明図。 第4図は、第3図におけるIV−■線に沿った断面図、 第5図は、入力保護回路の一例を示す回路図、第6図は
、Bi−CMO8集積回路のECL型人型入ッファの構
成例を示す回路図、 第7図は、本発明のその他の実施例を示す回路図である
。 1・・・・入力端子、2・・・・ガード領域、11・・
・・半導体基板、12・・・・N+型埋込層、13・・
・・P型アイソレーション領域、14・・・・N型ウェ
ル領域、15・・・・P型ウェル領域、16・・・・分
離用酸化シリコン膜、18・・・・P+型半導体領域(
ベース領域)、19・・・・P+型半導体領域(Pチャ
ンネル形MO8)−ランジスタのソース、ドレイン領域
)、20a〜20c・・・・N+形半導体領域(コレク
タ引上げ口)、21・・・・電極。 特開昭62−IG5354(6) 第  3  図 17cc 第  4  図 第  5  図 第  6  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、同一半導体基板上にバイポーラトランジスタととも
    に相補型MOSトランジスタが形成されてなる半導体集
    積回路装置において、基板電流を流すおそれのある素子
    の周辺に、基板電位を与えるための基板引上げ口と同一
    構造の半導体領域を設け、この半導体領域の表面の一部
    に基板電位を印加する電極を設けたことを特徴とする半
    導体集積回路装置。 2、上記基板電流を流すおそれのある素子としての入力
    保護用素子の周辺に、上記基板引上げ口と同一構造の半
    導体領域を設けてなることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体集積回路装置。 3、上記基板電流を流すおそれのある素子として、エミ
    ッタ・カップルド・ロジック型の入力回路の入力トラン
    ジスタの周辺に、上記基板引上げ口と同一構造の半導体
    領域を設けてなあることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の半導体集積回路装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4970174A (en) * 1987-09-15 1990-11-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for making a BiCMOS semiconductor device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6058657A (ja) * 1983-09-12 1985-04-04 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置

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