JPS63255957A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS63255957A
JPS63255957A JP62091210A JP9121087A JPS63255957A JP S63255957 A JPS63255957 A JP S63255957A JP 62091210 A JP62091210 A JP 62091210A JP 9121087 A JP9121087 A JP 9121087A JP S63255957 A JPS63255957 A JP S63255957A
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JP
Japan
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output terminal
substrate bias
semiconductor integrated
turned
integrated circuit
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JP62091210A
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Inventor
Hideyuki Ozaki
尾崎 英之
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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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、半導体集積回路装置に関し、特に0MO8
構造の半導体集積回路装置の電源投入時のラッチアップ
の防止に関する。
〔従来の技術〕
第5図は従来のCMOS型ダイナミックRAM等の半導
体集積回路装置の断面図である。同図において1はP型
半導体基板であり、このP型半導体基板1上にN−ウェ
ル領域2が形成される。このN−ウェル領[2内にP+
型半導体領域3,4を形成し、P+型半導体領域3.4
間のN−ウェル領域2上方にベース電l4i5を設け、
P+型半導体領域3.4は各々電源V。o1出力端子0
LITに接続し、ベース電極5に入力端子INを接続す
ることで、Pチャネル型MoSトランジスタ6を形成し
ている。なお、7はN+型半導体領域で、N−ウェル領
域2を電源vccレベルにバイアスするために設けられ
ている。
一方、P型半導体基板1上にN+型半導体領域8.9を
設け、N+型半導体領域8,9間のP型半導体基板1上
方にベース電極10を設け、N+型半導体領域8.9は
各々接地レベルv83、出力端子OLJ Tに接続し、
ベース電極10を入力端子【Nに接続することでNチャ
ネル型MOSトランジスタ11を形成している。なお、
12はP+型半導体領域であり、P型半導体基板1をバ
イアス電位VBBレベルにバイアスするために設けられ
ている。このバイアス電位VBBは、通常のRAM等で
は、同一基板1上に設けられたオンチップの電圧発生回
路より給電される負の電圧(−3V程度)である。
ところで、第5図で示したような半導体集積回路装置で
は、ラッチアップと呼ばれる現象が発生し易い。ラッチ
アップは第5図の破線矢印で示したように電源V。0か
ら接地レベルV88に向けて、定常的に数十mAもの大
きな電流が流れる現象である。以下、このラッチアップ
発生原因について説明する。
第6図は第5図で示した構造の半導体集積回路装置の奇
生バイポーラトランジスタの等何回路を示した回路図で
ある。同図においてR1はP°型半導体領域3の拡散抵
抗、R2はN+型半導体領域7の拡散抵抗、R3はバイ
アス電位vBBの出力端子の抵抗とP+型半導体領14
12の拡散抵抗の合成抵抗、R4はN+型半導体領域8
の拡散抵抗である。また、QlはP+型半導体領143
.ll−ウェル領域2.P型半導体基板1により構成さ
れる寄生PNP型バイポーラトランジスタ、Q2はN−
ウェル領域2.P型半導体基板1.N゛型半導体領[8
により構成される奇生NPN型バイポーラトランジスタ
である。この寄生トランジスタQ1.Q2が存在するた
め、点P1の電位が、ある瞬間に正の値を示し奇生トラ
ンジスタQ2のオン電圧を越えると、寄生トランジスタ
Q2が導通する。その結果、抵抗R2,奇生トランジス
タQ2、抵抗R4を介して電源V。0から接地レベルV
88に電流が流れることにより、奇生トランジスタQ1
のベース電圧が低下して、該寄生トランジスタQ1が導
通する。すると、さらに寄生トランジスタQ2のベース
電位が上昇して、寄生トランジスタQ2に流れる電流が
増加する。このように寄生トランジスタQ1.Q2によ
る正帰還ループが形成されると、定常的に電源V。0か
ら接地レベルv83に大きな電流が流れ、最悪の場合、
破壊に至ることがある。このようなラッチアップ現象は
、前述したようにバイアス電位■BBを負の電圧にバイ
アスするため、奇生トランジスタQ2は導通することは
なく、通常は起らない。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、電源V とバイアス電位vBB間C にはP型半導体基板1上に形成されている多くの1a合
容量により、第6図に示したキャパシタC1が形成され
てしまう。
また、バイアス電位VB8はP型半導体基板1上に形成
されているオンチップの電源発生回路により給電される
ため、電源投入時にはOVになっており、所定の電位(
−3V)になるためには、数百μsecを要する。この
様子を第7図のt、に示すが、同図は電源V。0の経時
変化および、点P1にかかる電位■、1の経時変化を示
すタイミング図である。同図に示すように、点P1にか
かる電位v、1が電源投入直後に正の値を示しているの
は、第6図で示したキャパシタC1による容は結合のた
めである。この正の電圧値が第6図の寄生トランジスタ
Q2のオン電圧を越えた場合に前述したラッチアップ現
象が起こる。その結果、点P1の電位■、1は第7図の
破線で示したように正の電圧値を保持し続け、この半導
体集積回路装置は正常な動作を行なえないばかりか、破
壊に至ってしまう等の問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、電源投入時においてもラッチアップが生じる
ことのない半導体集積回路装置を得ることを目的とする
〔問題点を解決するための手段〕
この発明にかかる半導体集積回路装置は、電諒投人直後
の所定期間、基板バイアス発生回路の出力端を接地レベ
ルに短絡する短絡手段を備えている。
〔作用〕
この発明における半導体集積回路装置の短絡手段により
、電源投入後の所定期間、基板バイアス発生回路の出力
端が接地レベルに短絡されるため、その期間中に基板バ
イアス発生回路の出力端が正の電圧値を示すことはない
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例である半導体集積回路装置
を示し、特に接地レベル■88、基板バイアス発生回路
の出力端子PBB間の短絡回路を示す回路図である。同
図において、G3はドレインを接地レベル■88、ソー
スを図示しない基板バイアス発生回路の出力端子PBB
にそれぞれ接続した第1のNチャネル型MO8t−ラン
ジスタであり、G4はソースを前記基板バイアス発生回
路の出力端子P 1ドレインをトランジスタQ3のゲー
トにB それぞれ接続した第2のNチャネル型MO8トランジス
タである。また、PORは電源■。Cの投入時に、第2
図に示すパルス発生回路により発生されるワンショット
パルスである。この信@PORはキャパシタC2を介し
、トランジスタQ3のゲートに供給されている。POR
は信号PORが立下った後、直ちに電源Vccレベルに
なるパルス信号であり、トランジスタQ4のゲートに供
給されている。
第2図は信@ P OR及び信号PORのパルス発生回
路を示す回路図である。同図に示すようにPチャネル型
MOSトランジスタQ5とNチャネル型MOSトランジ
スタQ6よりなるインバータG1の出力信号がPORで
、Pチャネル型MOSトランジスタQ7とNチャネル型
MOSトランジスタQ8よりなるインバータG2の出力
信号がPORとなる。また、インバータG1の入力端子
P2、電源■。0間に抵抗R5が、この端子P2.接地
レベル■S8間にキャパシタC3が挿入され、この抵抗
R5とキャパシタC3が端子P2にかかる電圧を決定す
る時定数となる。
第3図は第2図の回路の動作を示すタイミング図である
。電源V。0が時刻t1で立上がると、端子P2の電圧
値VP2は時、刻t1より時定数CRに従い、電源■c
cよりもゆるやかに上昇する。しかる後、時刻t2にお
いて電源■。Cの電圧値がインバータG 1 、 G 
2の駆動電圧■drを越えると、インバータG1.G2
は駆動される。この時、端子P2f7)電位V は未り
”L” I、’ヘル(V、<V61(インバータG1の
閾値電圧))なので、トランジスタQ5が導通している
ことにより信号PORは電源V。0の値に等しくなり、
以降時刻t3まで電源V。0と同じ変化をする。一方、
信号PORは、時刻1 −1  間では電源V。0の電
圧値がインバ−タG2の駆動電圧を越えておらずOVで
あり、また時&lI i 2に達すると信号PORが゛
°H°ルベルに立上ることによりトランジスタQ8が導
通するのでやはりOVのままである。
そして、時刻t3でVP2〉VGlになると、インバー
タG1の出力が反転して、信号PORは゛L″レベル(
OV)となり、この瞬間、インバータG2の出力信号で
ある信号PORは゛H′ルベル(Vo。レベル(5V)
)となる。以降、信号PORおよび信号PORの電位レ
ベルは変化しない。
第4図は第1図の回路の動作を示したタイミング図であ
る。以下、第1図、第4図を参照しつつ動作の説明をす
る。時刻t1で電a v ccが立上がり、第3図で示
したように時刻t2で信号PORが立上る。この信号P
ORが118 I+レベルになればキャパシタC2に“
H”が印加され、点P3の電位■P3は容量結合により
信号PORとほぼ同じ値を示すため、トランジスタQ3
が導通し、図示しない基板バイアス発生回路の出力端子
PBBと接地レベルVSSが短絡されるため、該出力端
子PBBの電位■PBは強制的にOVにクランプされる
。以降、実線で示す如くOVを信号PORが時刻t3で
立下るまで保つ。参考までに従来(短絡回路がない場合
)の出力端子PBBの電位変化を破線で示す。
そして、時刻t3で信号PORが立下り、同時に信号P
 ORが立上る。その結果、トランジスタQ4が導通状
態となり、点P34まOVとなるため、トランジスタQ
3は非導通状態となり、出力端子P と接地レベルV8
8は遮断される。この後、オB ンチップの基板バイアス発生回路の正常な駆動が出力端
子PBBに伝わり、端子PBBの電位■、8はOVより
下りはじめ、VBB(−3V)に近づいていく。
トランジスタQ4は常に導通状態であるので、点P3の
電位も追随した値を示す。このため、トランジスタQ3
が導通することはなく、再び出力端子P と接地レベル
V88が短絡されることはなB いので、端子P の゛上位V はバイアス電位■BBB
e        P8 <−3V)に達する。
このように、出力端子P  O)電位■PBが正の値B を示す主要区間(時刻1 −13)を強制的に0■にク
ランプするため、ラッチアップ現象が起こることはない
。しかも第1図の短絡回路、第2図のパルス発生回路で
示したような比較的簡単な回路構成で実現できている。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、電源投入後の
所定期間基板バイアス発生回路の出力端が接地レベルに
短絡されるため、電源投入時においてもラッチアップ現
象が生じないCMOS型半導体集積回路装置を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例である半導体集積回路装置
の接地レベル■83、基板バイアス発生回路の出力端子
100間の短絡回路を示す回路図、第2図はこの発明の
一実施例である半導体集積回路装置のパルス発生回路の
回路図、第3図は第2図の回路の動作を示すタイミング
図、第4図は第1図の回路の動作を示すタイミング図、
第5図は従来のCMO3型ダイナミックRAM等の半導
体集積回路装置の断面図、第6図は第5図の半導体集積
回路装置の寄生バイポーラトランジスタの等両回路を示
した回路図、第7図は第6図の回路における電源投入直
後の動作を示すタイミング図である。 図において03.Q4はNチャネル型MOSトランジス
タ、C2はキャパシタ、V8sは接地レベル、PBBは
基板バイアス発生回路出力端子、POR,PORは各々
パルス信号である。 t;お、各図中同一符号tよ同一または相当部分を示す

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)同一半導体基板上に形成された基板バイアス発生
    回路を備えたCMOS型半導体集積回路装置において、 電源投入直後の所定期間、前記基板バイアス発生回路の
    出力端を接地レベルに短絡する短絡手段を設けたことを
    特徴とする半導体集積回路装置。
  2. (2)前記短絡手段は、 ソースが前記基板バイアス発生回路の出力端、ドレイン
    が接地レベルにそれぞれ接続された第1のNチャネル型
    MOSトランジスタと、 ソースが前記基板バイアス発生回路の出力端、ドレイン
    が前記第1のトランジスタのゲートにそれぞれ接続され
    た第2のNチャネル型MOSトランジスタと、 電源投入後の所定期間ハイレベルになる第1のパルス信
    号をキャパシタを介し前記第1のトランジスタのゲート
    に印加するとともに、前記第1のパルス信号が立下ると
    ハイレベルを発生し続ける第2のパルス信号を前記第2
    のトランジスタのゲートに印加するようにしたパルス信
    号発生手段とを備えたものである特許請求の範囲第1項
    記載の半導体集積回路装置。
JP62091210A 1987-04-13 1987-04-13 半導体集積回路装置 Pending JPS63255957A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56137667A (en) * 1980-03-29 1981-10-27 Toshiba Corp Self substrate bias circuit
JPS60117655A (ja) * 1983-11-16 1985-06-25 インモス、コーポレーシヨン 基板上のcmos回路のラッチアップ制御方法および装置
JPS6195561A (ja) * 1984-10-17 1986-05-14 Fujitsu Ltd 半導体集積回路

Patent Citations (3)

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