JPS63287053A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS63287053A
JPS63287053A JP62123258A JP12325887A JPS63287053A JP S63287053 A JPS63287053 A JP S63287053A JP 62123258 A JP62123258 A JP 62123258A JP 12325887 A JP12325887 A JP 12325887A JP S63287053 A JPS63287053 A JP S63287053A
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JP
Japan
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potential
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substrate
integrated circuit
semiconductor integrated
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JP62123258A
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Kiyonobu Hinooka
日野岡 清伸
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NEC 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路装置に関し、特に寄生サイリス
タ効果を防止する相補型の半導体集積回路装置に関する
〔従来の技術〕
一般に、相補型半導体集積回路装置においては、寄生的
に形成されたサイリスタ構造が存在する。ここで何らか
の原因によりこのサイリスタルーズにトリガがかかって
サイリスクがオン状態になると、大電流が流れ続け、ア
ルミ等の金属配線の溶断あるいはpn接合の破壊などに
より集積回路が破損してしまうことがある。この現象は
ラッチアップ現象と呼ばれ、相補型半導体集積回路装置
においては非常に大きな問題である。従って、このラッ
チアップ現象の防止は相補型半導体集積回路装置におい
ては必須となっている。
一般に、このラッチアップ現象は、外部から集積回路装
置の入出力ピンに供給された外来雑音がトリガとなって
発生する場合が多く、この外来雑音によって発生するラ
ッチアップに対しては、多くの防止策が提案されている
しかしながら、三種類の電位を外部がら供給して動作さ
せる相補型半導体集積回路装置においては、前記以外の
特殊な要因により内部回路でラッチアップが発生してし
まうことがあり、このためラッチアップ現象対策の方法
によっては、著しくチップサイズを広げてしまう危険性
がある。従って、かかるラッチアップ発生機構の究明及
び対策法は非常に重要な問題となっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述のごとく、三種類の電位が外部から供給されて動作
する相補型半導体集積回路装置においては、特殊な要因
、例えば、電源の投入順序の選び方によってもラッチア
ップ現象を発生する場合がある。
以下、かかるラッチアップ発生機構の一例を半導体集積
回路装置の断面を示す第5図および第6図を用いて説明
する。但し、この例においては、n型基板にp型の島状
領域を形成して作成されるいわゆるpウェル方式の半導
体集積回路装置を示し、また三種類の電位はVcc(正
電位)、GND電位、Vss(負電位)が外部から供給
されるものとする。
第5図に示すように、この場合必然的にn型半導体基板
1を最高電位VCCに、また基板1内に形成するp型島
状領域2および3(以下、pウェルと称ず。)をそれぞ
れGND電位および最低電位V5gに各々接続して使用
する。従って、半導体基板1内にはGND電位に接続さ
れたpウェル2と、最低電位V55に接続されたpウェ
ル3とが存在することになる。また、pウェル2内には
GND電位に固定されたpウェル電位固定用コンタクト
4およびn+型型数散層6、且つpウェル3内にはVS
S電位に固定されたpウェル電位固定用コンタクト5お
よびn+型型数散層7存在し、更にn型基板上には■c
c電位に接続されたp+型型数散層8よびn型基板電位
固定用コンタクト9がそれぞれ存在する。
ここで、例えばGND→■ss→VCCの順に電位が供
給された場合を考える。
第6図に示すように、まずGND電位が固定された状態
で、次にV3g電位を固定した場合、n型基板1は未だ
Vcc電位に固定されておらずフローティング状態にな
る。このn型基板1の電位は、pウェル2とn型基板1
の間の接合容量C1と、pウェル3とn型基板1の間の
接合容量C2との容量分割で決定されるため、VSSと
GNDの中間の電位になる。この時点で基板電位がGN
D電位にあるpウェル2とn型基板1で形成されるpn
接合のビルトインポテンシャル以下に下がっていると、
このpn接合が順方向となりpウェル2から・多量のホ
ール(■)がn型基板1に注入される。更に、このn型
基板1に流れ込んだホール(O)はpウェル3中に流れ
込み、pウェル3の電位固定用のコンタクト5いわゆる
ウェルコンタクトに向って流れ、n+型型数散層7近傍
電位を持ち上げる。そして、n+型型数散層7pウェル
3で形成されるpn接合が順方向バイアスに致ると、n
+型型数散層7ら多量のエレクトロン(O)がn型基板
1に注入される。従って、n型基板1には多量のエレク
トロン(O)が蓄積されることになる。この時点で最高
電位VCC電位が印加固定されると、この過剰なエレク
トロンはn型基板1の電位固定用のコンタクト9、いわ
ゆるサブコンタクトに向かって流れる。このエレクトロ
ン流により、p+型型数散層8順方向バイアスに致ると
、このp+型型数散層8らホールがn型基板1に注入さ
れ、このホールがpウェル3内に流れ込んで■S!i+
 VCC電位間でラッチアップが発生してしまう。
本発明の目的は、かかる異なった電位間でのラッチアッ
プ現象を防止する半導体集積回路装置を提供することに
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、三種類の異なった電位をそれぞれ外部より供
給して動作させる半導体集積回路装置、すなわち、異な
った電位で固定された基板と導電型の島状領域が2種類
存在する半導体集積回路装置において、三種類のうち中
間の電位と最高電位とを供給される領域および前記基板
の間に保護用にpn接合ダイオードを接続して構成され
る。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図および第2図はともに本発明のラッチアップを防
止する第一の実施例を順を追って説明するための半導体
集積回路装置の断面図である。
第1図に示すように、本実施例はn型半導体基板1に二
つのpウェル2および3を形成して作成されるpウェル
方式の相補型半導体集積回路装置において、Vcc(正
電位) 、 GN D 、 Vss (負電位)の3種
類の電位を外部から供給される場合の例である。pウェ
ル2にはpウェル電位固定用コンタクト4とn+型型数
散層6形成され、またpウェル3−にはpウェル電位固
定用コンタクト5とn+型型数散層7形成される。更に
、n型半導体基板1にはn型基板電位固定用コンタクト
9とp++拡散N8が形成される。
次に、第2図に示すように、ここで、GND→VSS→
■ccの順に電位が供給されたとする。このとき、GN
D電位とVSS電位が投入された時点で基板1の電位は
GNDとVB2の中間電位となるので、GND電位のp
ウェル2が順方向になってホールが基板1に注入される
。このホールの注入が防止されるか、或いは注入量が低
減できれば、ラッチアップの発生を防止することが可能
になる。
このホール注入を防止するには、GND電位およびVH
電位が供給された時点で、最高電位Vcc電位をホール
注入が発生しない電位に固定するようにすればよい。そ
こでGND電位とVCC電位の間にpn接合ダイオード
D2を接続すれば、VCC電位はダイオードD2によっ
て一段低い電位にクランプされる。
第3図は第2図に示す二つのダイオードの電流・電圧特
性図である。
第3図に示すように、ダイオードD2の順方向I−V特
性を内部で形成されるpn接合ダイオードD1の順方向
I−V特性と比較したとき、その立上りが急峻であれば
、pウェル2からn型基板1に注入されるホールを激減
させることができる。従って、この電源の投入順序によ
りラッチアップ現象は発生しなくなる。
上述の第一の実施例ではラッチアップ保護用のダイオー
ドD2を外付けにする場合を説明したが、かかるダイオ
ードを保護される半導体集積回路装置の内部に形成すれ
ば、外付けのpn接合ダイオードD2が必要なくなり部
品点数が減る利点がある。
第4図は本発明の第二の実施例を説明するための上述し
たダイオードを同一基板内に形成した場合の半導体集積
回路装置の断面図である。
第4図に示すように、n型半導体基板1上にp+型拡散
屑10を形成し、周囲を基板電位固定用のコンタクト1
1で囲むようにしてpn接合ダイオードD3を形成して
やればよい。ここで、このpn接合ダイオードD3を形
成するp壁領域は高濃度p+型型数散層あること、及び
このp壁領域のすぐ近傍を囲むように基板電位固定用コ
ンタクトを形成していること等により、pn接合ダイオ
ードD3と直列に接続されるような寄生抵抗がダイオー
ドD1に比べて著しく小さくなる。また、ダイオードD
3の順方向I−V特性の立上りは、第3図に示すダイオ
ードD2と同様にダイオードD!よりも急峻になる。従
って、このようにダイオードD3を基板1上に形成した
場合も前述のpn接合ダイオードD2を外付けにした場
合と同様の効果が期待できる。但し、このpn接合ダイ
オードD9を内部に形成した場合は、このダイオードか
ら注入されたホールによってラッチアップが発生しない
ようにするため、pn接合ダイオードを半導体集積回路
装置のスペース的に空いている周辺等に形成し、図示し
ていないV5g電位のpウェルから遠ざける必要がある
。しかし、この場合でも、この保護用のpn接合ダイオ
ードの周囲のみに注意を払ってレイアウトすればよいの
で、チップ面積等にはほとんど影響なくラッチアップ対
策を実現することができる。
以上説明した二つの実施例においてはn型基板の例をと
り上げ説明したが、p型基板の場合もウェル及びそれぞ
れの高濃度拡散層を逆導電型にすることにより実現する
ことができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は外部より三種類の電位が
供給されて動作する半導体集積回路装置において、三種
類の電位のうち中間の電位と最高電位とを供給される領
域の間にpn接合ダイオードを接続することにより、電
源投入の順序によって発生するラッチアップ現象を防止
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ本発明の第一の実施例を
順を追って説明するための半導体集積回路装置の断面図
、第3図仲第2図に示すダイオードの順方向電流・電圧
特性図、第4図は本発明の第二の実施例を説明するため
のダイオードを同一基板上に形成した場合の半導体集積
回路装置の断面図、第5図及び第6図はそれぞれ従来の
一例を順を追って説明するための半導体集積回路装置の
断面図である。 1・・・n型半導体基板、2.3・・・p型島状領域(
pウェル)、4.5・・・pウェル電位固定用コンタク
ト、6,7・・・n+型型数散層8,10・・・p4型
拡散層、9,11・・・n型基板電位固定用コンタクト
。 第1 切 第2 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型の半導体基板と前記基板内に形成した逆
    導電型の二つの島状領域とに三種類の異なった電位をそ
    れぞれ外部より供給して動作させる半導体集積回路装置
    において、前記三種類のうち中間の電位と最高電位とを
    供給される領域および前記基板間に保護用pn接合ダイ
    オードを接続したことを特徴とする半導体集積回路装置
  2. (2)pn接合ダイオードを逆導電型島状領域と同一の
    基板上に形成した特許請求の範囲第(1)項記載の半導
    体集積回路装置。
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JP2007139664A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Nec Electronics Corp 電池電圧監視装置

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