JPH0228366A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH0228366A
JPH0228366A JP63147205A JP14720588A JPH0228366A JP H0228366 A JPH0228366 A JP H0228366A JP 63147205 A JP63147205 A JP 63147205A JP 14720588 A JP14720588 A JP 14720588A JP H0228366 A JPH0228366 A JP H0228366A
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D89/00Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
    • H10D89/60Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
    • H10D89/601Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • 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、半導体基板上に相補型MO8トランジスタで
形成されたA/D変換器に関し、特にアナログ入力の入
力保護部のレイアウトに関する。
〔従来の技術〕
近年、半導体基板上に相補型MO8トランジスタで形成
されたA/D変換器においては、高速・高精度化がはか
られている。又自動車のエンジン制御等、ノイズの多い
環境で使用される場合が多くなっている。さて、これら
のA/D変換器は、通常複数の選択可能なアナログ入力
チャネルを有しているがノイズの多い環境で使用されて
いる場合、非選択のアナログチャネルからノイズが入り
、このノイズによってA/D変換の精度が著るしく悪化
する場合が考えられる。
又、この特性の悪化は、交換精度の高いA/D変換器は
ど影響が大きい。従って今後A/Dの高精度化が進むに
つれ益々影響が大きくなると考えられる。すなわち、非
選択チャネルから入るノイズが変換精度に与える影響を
小さくすることは、非常に重要な技術である。
従来、相補型MO8集積回路においては、入力端子の入
力保護として一般的に電源間(Vccと接地間)にダイ
オードD1とDlとを直列接続し、入力端子とダイオー
ドDI、D2との間に抵抗Rを入れた第5図もしくは入
力配線と電源(Vccおよび接地)間にPチャンネルト
ランジスタMP1及びNチャンネルトランジスタMNI
を入れた第6図等の保護回路が使用されている。たとえ
ば、第6図のごとき入力保護回路をレイアウトする場合
、レイアウト面積を小さくする目的等のため、第7図の
ごとくアナログ人力パッド71,72゜73の両側にP
チャンネルトランジスタとNチャンネルトランジスタを
配置し、Pチャネルトランジスタどうし、もしくはNチ
ャネルトランジスタどうしをとなり合わせに配置してい
る。
又、第5図のごときダイオードDI、D2を用いる保護
回路においてもこれらダイオードは電源Vcc側(Dl
)がP”/N接合を用い、接地側(Dl)がN”/P接
合を用いているが、同様の理由でP+/nダイオードど
うし、もしくはn”/pタイオードどうしをとなり合わ
せに配置している。
〔発明が解決しようとする課題〕
実際にA/D変換を行なう場合、複数のアナログ入力チ
ャネルのうち1個が選択され、ディジタルコードに変換
すべきアナログ電圧が選択されたアナログ入力パッドか
らアナログ入力チャンネルに入力されるわけであるが、
たとえば、アナログ人力パッド72が選択されている場
合を考える。
ここで当然のことながら他のアナログ入力チャネルは非
選択状態にあるが、たとえばアナログ入力パッド1から
GNDレベル以下のノイズが入った場合を考える。ここ
で入力保護回路が従来のごとくPチャネルMO8トラン
ジスタどうし、もしくはnチャネルトランジスタどうし
をとなり合わせに配置していたとする。この場合nチャ
ネルトランジスタどうしが、となり合わせに配置された
部分、すなわち、第7図のA−A’部分が存在する。
第8図にA−A’部分の断面図を示す。P型基板lにN
“ドレイン2,5とN1ソース3,4で2つのNチャネ
ルMO3トランジスタを形成し、各NチャンネルMO8
トランジスタの周りをP+チャンネルストッパー6.7
.8で囲んでいる。前記のごとく、アナログ人力パッド
71からGND以下のノイズが入った場合アナログ人力
バッド71に接続されたn+拡散層2は、GND電位の
P型基板lに対して順方向にバイアスされ、n+拡散層
2からP型基板1に電子が注入される。この電子はバイ
ポーラ動作で他のn+拡散層3,4.5に吸収されるが
、このうち、GNDに接続された選択されているアナロ
グ入力パッド72に接続されたn+拡散層5に電子が吸
収されると変換誤差が発生する。すなわちアナログ入力
配線には、通常保護のため半導体集積回路装置外にIO
KΩ〜100にΩ程度の保護抵抗が直列に接続される。
従って、アナログ入力は、必ずしも低インピーダンスで
はなく、吸収された電子が流れ込むと、外付は抵抗によ
る電位降下がアナログ入力パッド72の部分の電位が真
のアナログ電位より低くなってしまう。従って、この低
くなった電位をA/D変換すれば当然真のアナログ電位
とは異なったディジタルコードに変換されてしまい、変
換誤差が生じたように見えてしまう。
次に、同じくアナログ入力パッド72が選択されていて
、アナログ入力パッド73からVcc以上の電位のノイ
ズが入ったとする。入力保護部には、PチャネルMO8
トランジスタどうしがとなり合わせに配置されている部
分すなわち第7図のB−B’部分が存在する。第9図に
B−B’の断面図を示す。P型基板1に形成したNウェ
ル9にP+ソース11.12とP+ドレイン10.13
で2つのPチャンネルMO8トランジスタを形成し、各
PチャンネルMOSトランジスタをN+チャンネルスト
ッパー14.15.16で囲んでいる。
アナログ入力パッド73にVcc以上の電位のノイズが
入ると、アナログ入力パッド73に接続されたP+拡散
層13とVcc電位のNウェル9は順方向バイアスされ
P+拡散層13からNウェル9にホールが注入される。
このホールはNウェル9中を拡散し、大部分はP型基板
1に注入されるが、1部はNウェル9内のP+拡散層に
吸収される。このうち、Vcc電位のP+拡散層11.
12に吸収されたホールは、インピーダンスの低いVc
cに流れ込み、影響はない。但し、アナログ人力バッド
72に接続されたP+拡散層10にホールが吸収される
と前記と同じ理由でアナログ人力バッド72の部分の電
位は真のアナログ電位よりも高くなり変換誤差を生じて
しまう。
すなわち、入力保護部において従来のどとくPチャネル
トランジスタどうし、及び、nChトランジスタどうし
をとなり合わせに配置した場合、非選択チャネルからG
ND以下もしくはVcc以上の電位のノイズが入るとA
/D変換器は変換誤差を生じてしまう。
以上説明したのは、入力保護に第6図のととくnチャネ
ル、pチャネルのOFF トランジスタMPI、MNI
を用いた場合であるが、第5図のごと< n”/p、p
”/nのダイオードDI、D2を用いた場合でも全く同
様である。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、第1導電型の半導体基板上に第2導電型の島
状領域を形成し、該第1導電型半導体基板表面に第2導
電型の第1のMOSトランジスタ、第2導電型の島状領
域表面に第1導電型の第2のMOSトランジスタを形成
してなる相補型半導体集積回路を用いて形成されたA/
D変換器で、選択可能な複数のアナログ入力チャネルを
有し、該アナログ入力部の入力保護としてアナ四グ入力
にダイオードを形成するための第1導電型の拡散層と、
第2導電型の拡散層もしくは、第1導電型のMOSトラ
ンジスタと第2導電型のMOSトランジスタが接続され
た場合において前記複数のアナログ入力チャネルの入力
保護部において同一導電型の拡散層もしくは、同一導電
型のMOSトランジスタが隣りどうしに配置されないよ
うに第1導電型の拡散層と第2導電型の拡散層もしくは
第1導電型のMOSトランジスタと第2導電型のMOS
トランジスタを交互に配置するという特徴を有している
〔実施例〕
次に、本発明の実施例を図面を用いてより詳細に説明す
る。尚説明は、入力保護として、nチャネル2pチヤネ
ルの0FFトランジスタを使用した場合に関して行なう
第1図に本発明の一実施例の平面図を示す。レイアウト
は従来と異なりNチャネルMOSトランジスタとPチャ
ンネルMO8トランジスタを交互に配置している。ここ
で、前記と同様アナログ入力パッド72が選択されてい
て非選択のアナログ人力バッド71からGNDNウェル
9中位のノイズが入ったとする。ここでアナログ入力パ
ッド72の接続されたアナログ人力チャネルへの影1を
考える。第1図のC−C’断面を第2図に示す。
N+領域17と18で形成されるNチャンネルトランジ
スタとN+領域21と22で形成されるNチャンネルト
ランジスタとの間にNウェル41巾に形成されたP+領
域19と20とで形成されるPチャンネルトランジスタ
が配置されている。ここでアナログ人力パッド1に接続
されたn+拡散層17から電子が注入されるわけである
が、注入源となる拡散層17とアナロ入カパッド72に
接続されたn+拡散層21との間には、比較的深いNウ
ェル41が存在する。従ってこのNウェルがコレクタと
なり拡散してきた電子は、大部分このNウェル41に吸
収される。Nウェル41に吸収された電子は、Nウェル
41内では多数キャリアでありそのままドリフトでNウ
ェル41の電位固定用のn+拡散層25又は26に流れ
込み何ら悪影りを及ぼさない。又注入源のn+拡散層1
7とn+拡散層21の距離が長くなった効果も重なって
実験ではアナログ入力バッド71から同じノイズが入っ
た場合、アナログ入力パッド72に到達する電子の量は
従来のレイアウトパターンの1/10程度に激減してい
る。
次に、アナログ入力パッド72が選択されていて、アナ
ログ人力パッド73からVccレベル以上の電位のノイ
ズが入った場合の影響を考える。
第1図のD−D’断面図を第3図に示す。この場合、ア
ナログ入力バッド73に接続されたP+拡散層34から
ホールが注入されるが、アナログ入力パッド72に接続
されたP+拡散層30はP+拡散層34の存在するNウ
ェル43とは別のNウェル42内にあり、P型基板1内
で多数キャリアであるホールは、Nウェル42とP型基
板1の間のポテンシャル差から考えてNウェル42内に
は入れない。従って、Vcc以上の電位のノイズによる
影響は全くなくなる。P型基板1内に入ったホールは、
基板電位固定用のP+拡散層38゜37等に吸収され、
全く問題は発生しない。
第4図に本発明の他の実施例の平面図を示す。
前述の実施例ではアナログ入力の入力保護としてnチャ
ネル、pチャネルのOFFトランジスタを用いた場合に
関して説明したが、本実施例では、入力保護としてn”
/p、p+/nダイオードを用いた場合に関して説明す
る。この場合、N+拡散層41中に形成したP+拡散層
42で形成するダイオード(P”/N)とP拡散層43
中に形成したN+拡散層44で形成したダイオードCN
”/P)とが交互に配置されている。従って、断面図は
前記第2図、第3図のnチャネルMO8トランジスタが
n”/pダイオードのn+拡散層に、又pチャネルMO
SトランジスタがP”/NダイオードのP+拡散層に入
れ換わるだけで、効果は前記の実施例の場合と全く同様
となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、複数の選択可能なアナ
ログ入力チャネルを持つA/D変換器において、入力保
護のPチャンネルトランジスタ(P”/Nダイオード)
とNチャンネルトランジスタ(N”/Pダイオード)を
交互に配置することにより非選択のアナログ人力チャネ
ルから入るノイズによって発生する変換精度の悪化を著
るしく小さくし、より信頼度の高いA/D変換器を実現
できる。
4、
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の平面図である。 第2図及び第3図は、本発明の一実施例の各部の断面図
である。第4図は、本発明の他の実施例の平面図である
。第5図、第6図は、−船釣な入力保護回路の回路図で
ある。第7図は、従来例の断面図、第8図、第9図は、
従来例の断面図である。 Dl・・・・・・P”/Nダイオード、D2・・・・・
・N”/Pダイオード、MPl・・・・・・Pチャネル
MO8トランジスタ、MN’l・・・・・・Nチャネル
MO3トランジスタ、1・・・・・・P型基板、9,4
1,42,43・・・・・・Nウェル、2,3,4,5
,17,18,21゜22.31.32・・・・・・n
+拡散層、10,11,12゜13.19,20,29
,30,33,34.・・・・・・P+拡散層、6,7
,8,23,24,27,28゜37.38・・・・・
・基板電位固定用P+拡散層、14゜15.16,25
,26.35,36,39.40・・・・・・Nウェル
電位固定用n+拡散層代理人 弁理士  内 原   
晋 茅 閏 CC

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電型の半導体基板上に第2導電型の島状領域を形
    成し、該第1導電型半導体基板表面に第2導電型の第1
    のMOSトランジスタ、第2導電型の島状領域表面に第
    1導電型の第2のMOSトランジスタを形成してなり、
    複数の入力端子を有する相補型半導体集積回路に於いて
    、該入力端子の入力保護装置としてダイオードを形成す
    るための第1導電型の拡散層と第2導電型の拡散層もし
    くは、第1導電型のMOSトランジスタと第2導電型の
    MOSトランジスタが接続されており、隣り合うダイオ
    ードもしくはMOSトランジスタの導電型が異なる様に
    配置されることを特徴とする半導体集積回路装置。
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US07/677,618 US5182621A (en) 1988-06-14 1991-03-27 Input protection circuit for analog/digital converting semiconductor

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