JPS62165969A - Cmos半導体装置 - Google Patents

Cmos半導体装置

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Publication number
JPS62165969A
JPS62165969A JP61008475A JP847586A JPS62165969A JP S62165969 A JPS62165969 A JP S62165969A JP 61008475 A JP61008475 A JP 61008475A JP 847586 A JP847586 A JP 847586A JP S62165969 A JPS62165969 A JP S62165969A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
transistor
output
input
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP61008475A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomio Yanagidaira
柳平 富雄
Toshio Matsuoka
松岡 俊雄
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPS62165969A publication Critical patent/JPS62165969A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electronic Switches (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入力保護回路又は出力保護回路を備えたCMO
S半導体装置に関し特にラッチアップの発生を防止して
装置の誤動作、破壊を未然に防止できるようにしたCM
OS半導体装置を提案するものである。
(従来技術〕 第5図は入力保護を回路を備えた従来のN型基板50(
第6図参照)のC間S半導体装置の略示回路図である〔
特開昭58−165369参照〕。
入カバンド51と内部回路52との間にはダイオード5
4及びトランジスタ55からなる入力保護回路が設けら
れている。即ちバンド51と内部回路52の入力端との
ノードAと電位Vccとの間にはダイオード(Vce側
がカソード)54が、またノードAと電位Vccとの間
にはNPN型のトランジスタ55が夫々接続されており
、このトランジスタ550ベースは電位Vss(接地電
位)としている。第6図はこの装置の模式的断面構成図
である。
以上の如き構成において入力バンド51に電源の電位V
ccを超える高電圧が印加された場合は、ダイオード5
4が順方向にバイアスされることになり、従ってホール
が基板50に注入される。また人カバノド51に負の電
圧が印加されるとNPN型のトランジスタ55が導通し
て電子が基板50に注入されると同時にトランジスタ5
5のベースエミッタ電流により電位VSSの部分にも電
子が流れこむ。
以上のような作用により内部回路52の入力端にはO〜
Vccの電圧のみが供給されることになり、その人カゲ
ー1−の静電破壊を防止できる。
第7図は出力保護回路を備えた従来のN型基板70(第
8図参照)のCMOS半導体装置の略示回路図である。
内部回路72の出力は出力回路82にて増幅されて出力
バンド71から取出せるようになっているが、出力回路
82と出力バンド71との間にダイオード74とNPN
型トランジスタ73とからなる、前記入力保護回路同様
の出力保護回路が設けられている。出力回路82はP型
のMOSトランジスタ76とN型のMOSトランジスタ
75とからなる。第8図はこの回路の模式的断面構造図
であり、PMO3)ランジスタフ6を作成するためのP
+拡散層77とN型基板70との間でダイオード74が
形成される。またNMO5トランジスタフ5の形成のた
めにP型のウェル78を形成し、ここにN+拡散層79
.80及びP+拡散層81を形成している。NMO3ト
ランジスタフ5はN+拡散層79.80及びP型のウェ
ル78にて構成されるが、NPN l−ランジスク73
はN型基板70、P型のウェル78及びN+拡散層79
にて形成される。
出カバンドア1に電源電位Vccを超える高電圧が印加
された場合、負の電圧が印加された場合の動作はいずれ
も入力保護回路の場合と同様であり前者の場合にはホー
ルが、また後者の場合には電子が基板70に注入される
[発明が解決しようとする問題点〕 ところがCMOS半導体装置においては各部に寄生のバ
イポーラトランジスタが形成されるので、基板内に電子
又はホールが注入されるとラッチアップを招来する虞れ
があり、特にホールの注入はラッチアップの支配的要因
である。従って従来装置ではこのラッチアップのために
回路の誤動作又は破壊を生じることがあった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はこのような従来装置の問題点を解決するために
なされたものであり、基板へのホールの注入を生せしめ
ることがないように人力、出力保護回路を構成してラメ
チアノブ及びこれによって惹起される誤動作、破壊を防
止できる(:MO3半導体装置を提供することを目的と
する。
本発明に係る第1のCMOS半導体装置は、N型(又は
P型)の基板を有するCMOS半導体装置において、入
カバノドと内部回路の入力端との間のノードと第1N位
との間に設けられたPNP (又はNPN)型の第1ト
ランジスタと、前記ノードと第2電位との間に設けられ
たNPN (又はPNP)型の第2トランジスタとを具
備し、前記第1トランジスタのベース領域をN型(又は
P型)ウェル構造として第2電位と接続してあり、また
前記第2トランジスタのベース領域をN型(又はP型)
ウェル構造として第1電位と接続してあることを特徴と
する。
また本発明に係る第2のCMOS半導体装置は、N型(
又はP型)の基板を有するCMOS半導体装置において
、出力パッドと出力回路との間のノードと第1電位との
間に設けられたPNP (又はNPN)型の第1トラン
ジスタと、前記ノードと第2電位との間に設けられたN
PN (又はPNP)型の第2トランジスタとを具備し
、前記第1トランジスタのベース領域をN型(又はP型
)ウェル構造として第2電位と接続してあり、また前記
第2トランジスタのベース領域をN型(又はP型)ウェ
ル構造として第1電位と接続してあり、前記第1、第2
トランジスタは前記出力回路を構成する2つのMOSト
ランジスタ夫々に付随的に形成されていることを特徴と
する。
〔作用〕
入力バッド又は出カバ・ノドに電源電圧(前記第2電位
)より高い電圧が印加されると第1トランジスタが導通
し、ホールを接地電位(若しくは前記第1電位)又は第
2電位に導いて基板への注入を行わせず、これによりラ
ンチアンプを未然に防止する。接地電位以下の電位が印
加された場合にも同様にして電子の基板への注入が防止
される。
〔実施例〕
以下に本発明を入力保護回路側の実施例を示す図面に基
づいて詳述する。
第1図は本発明に係るN型基板10(第2図参照〉を有
するCMO5半導体装置の略示回路図、第2図はその模
式的断面構成図である。
入カバノド11と内部回路12との間にはPNP型のト
ランジスタ14及びNPN型のトランジスタ15からな
る入力保護回路が設けられている。
即ちバッド11と内部回路12の入力段とのノードAと
電位Vssとの間にはPNP型のトランジスタ14がエ
ミッタをノードA側、コレクタをVss側とし、またベ
ースを電位Vccとして接続しである。また前記ノード
Aと電位Vccとの間にはNPN型のトランジスタI5
がエミッタをノードA側、コレクタをVcc側とし、ま
たベースを電位Vssとして接続しである。つまり第5
図のものと比較するとダイオード54がNPN型のトラ
ンジスタ14に変更されている。
次に第2図に基づきその構造を説明する。N型の基板1
0にはP型のウェル15が形成されており、この中に2
つのN型のウェル16.17が形成され、更にN型ウェ
ル17の中にP型のウェル18が形成されてVccに連
なっている。N型の基板IOが露出している部分にはN
+の拡散層24が形成されている。
また、2つのN型の拡散層16.17に跨る部分にはN
+の拡散層21が形成されVccに連なっている。
N型のウェル16にはP+拡散層20が、またP型のウ
ェル18にはN+の拡散層22が夫々形成されており、
これらは一括されてパッド11及び内部回路12へ接続
されている。そしてP型のウェル15と基板10とに跨
る領域及びP型のウェル18とN型のウェル17とに跨
る領域にはP+の拡散層19.23が夫々形成されてお
り共にVssに連なっている。PNP トランジスタ1
4は拡散層20.ウェル16.15によって形成されて
いる。即ちベース領域はN型のウェル構造としてN+の
拡散Ff21を経てVccに連なっている。またエミッ
タ領域はP+の拡散層20であり、コレクタ領域はP型
のウェル15である。
−万NPN l−ランジスク13はN+の拡散層22、
P型のウェル18及びN型のウェル17によって形成さ
れている。即ちベース領域はP型のウェル構造としてP
+の拡散層23を経てVssに連なっている。
またエミッタ領域はN+の拡散層22であり、コレクタ
領域はN型のウェル17である。
このような構成の回路においては入カバノド11にVc
cより高い電圧が加わった場合にはNPN l−ランジ
スタ14がオンしてこれが内部回路12に印加されるの
が防げる。この場合にはホールはN型のウェル16を介
してVccに吸収されると共に、P型のウェル15を介
してVssに吸収される。従ってホールが基板10に注
入されることはない。
一方Vssより低い電圧、つまり負電圧が入カバノド1
1に印加された場合はトランジスタ13がオンしてこれ
が内部回路12に印加されるのが防げる。
この場合に電子はP型のウェル18を介してVssに吸
収されると共に、N型のウェル17を介してVccに吸
収される。
次に第3図、第4図に基づきN型基板30の出力保護回
路の実施例につき説明する。内部回路32の出力は出力
回路42にて増幅されて出カバノド31から取出せるよ
うになっている。出力回路42と出カバノド31との間
に入力保護回路のPNP l−ランシスタ34とNPN
 )ランジスタ33とからなる出力保護回路が設けられ
ている。
N型の基板30にP型のウェル37を形成し、このウェ
ル37内に2つのN型のウェル38.39を形成し、一
方のN型のウェル39中にP型のウェルを形成しである
点、及び基板30にN4の拡散層47、P型のウェル3
7ト基板30トニ跨7.、yP”(D拡rI!1.屓4
0、N型のウェル38.39に跨るN+の拡散層43及
びP型のウェル40とN型のウェル39とに跨るP+拡
散石46を設けることは入力保護回路と同様である。
N型のウェル38内にはP型のトランジスタ36形成の
ために2つのP+の拡散層41.48が形成されまた、
P型のウェル40内にはトランジスタ35の形成のため
に2つのN+の拡散層44.45が形成されている点が
入力保護回路と異なっている。
そして拡散層41を形成することにより該拡散層41、
N型のウェル38、P型のウェル37によってPNPト
ランジスタ34が形成されており、拡散層44を形成す
ることにより、該拡散層44、P型のウェル40及びN
型のウェル39によってNPN トランジスタ33が形
成される。
そしてこの実施例の場合にも出カバノド31にVcc以
上の高電圧が印加されるとPNP !−ランジスタ34
が導通して内部回路32を保護する一方、ホールはN型
のウェル38からVCCへ、また、P型のウェル37か
らVssへ吸収される。
またVss以下の低電圧が印加されるとNPN トラン
ジスタ33が導通して内部回路32を保護する一方、電
子はP型のウェル40からVssへ、またN型のウェル
からVccへ吸収される。
なお、上述の実施例では基板をN型としたがP型基板の
ものでも同様に構成できる。その場合はP、Nの型を逆
にした構成をとることは言うまでもない。
〔効果〕
以上のように本発明による場合は0〜Vccを外れる電
圧が入出力パッドに印加された場合にも、これを内部回
路に与えず、その保護を図れることは勿論、キャリア、
電子が基板に注入されることがないので、ラッチアップ
を効果的に抑止し、回路の誤動作、破壊を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のCMOS半導体装置の入力側路示回路
図、第2図はその模式的断面構造図、第3図は本発明の
CMOS半導体装置の出力側路示回路図、第4図はその
模式的断面構造図、第5図は従来のCMOS半導体装置
の入力側路示回路図、第6図はその模式的断面構造図、
第7図は従来のCMOS半導体装置の出力側路示回路図
、第8図はその模式的断面構造図である。 IL31・・・入カバンド 12.32・・・内部回路
13、33・・・NPN )ランジスタ 14.24・
・・PNP トランジスタ 21・・・出カバノド 4
2・・・出力回路時 許 出願人  三洋電機株式会社
(外1名)代理人 弁理士  河 野  登 夫′ 41 習 耳 3 図 算 5 図 算 612] 茸 7 区 弄 8 凹

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、N型(又はP型)の基板を有するCMOS半導体装
    置において、入力パッドと内部回路の入力端との間のノ
    ードと第1電位との間に設けられたPNP(又はNPN
    )型の第1トランジスタと、前記ノードと第2電位との
    間に設けられたNPN(又はPNP)型の第2トランジ
    スタとを具備し、前記第1トランジスタのベース領域を
    N型(又はP型)ウェル構造として第2電位と接続して
    あり、また前記第2トランジスタのベース領域をN型(
    又はP型)ウェル構造として第1電位と接続してあるこ
    とを特徴とするCMOS半導体装置。 2、N型(又はP型)の基板を有するCMOS半導体装
    置において、出力パッドと出力回路との間のノードと第
    1電位との間に設けられたPNP(又はNPN)型の第
    1トランジスタと、前記ノードと第2電位との間に設け
    られたNPN(又はPNP)型の第2トランジスタとを
    具備し、前記第1トランジスタのベース領域をN型(又
    はP型)ウェル構造として第2電位と接続してあり、ま
    た前記第2トランジスタのベース領域をN型(又はP型
    )ウェル構造として第1電位と接続してあり、前記第1
    、第2トランジスタは前記出力回路を構成する2つのM
    OSトランジスタ夫々に付随的に形成されていることを
    特徴とする CMOS半導体装置。
JP61008475A 1986-01-17 1986-01-17 Cmos半導体装置 Pending JPS62165969A (ja)

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