JPS5961169A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS5961169A
JPS5961169A JP57171269A JP17126982A JPS5961169A JP S5961169 A JPS5961169 A JP S5961169A JP 57171269 A JP57171269 A JP 57171269A JP 17126982 A JP17126982 A JP 17126982A JP S5961169 A JPS5961169 A JP S5961169A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistor
input terminal
external input
type
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP57171269A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Yasuda
保田 康
Hiroshi Enomoto
宏 榎本
Akinori Tawara
田原 昭紀
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP57171269A priority Critical patent/JPS5961169A/ja
Publication of JPS5961169A publication Critical patent/JPS5961169A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • 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]

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar 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】 (1) 発明の技術分野 本発明は半導体装置に係り、特に集積回路に加わる静電
気等の過電圧5過電流によって集積回路内の半導体装置
が破壊されないようにした半導体装置の保護回路に関す
る。
(2) 技術の背景 最近は半導体装置を集積化した種々のIcやLSIが提
案されているが、特に絶縁ケート型の電界効果トランジ
スタ等では人の病体や衣Jl11&こ帯電している静電
気によって単に素子にFl!l!れノこZど&Jで破壊
に至ることがあり、輸送時の1!?圀等丁で生1゛る静
電気を防止するために静電シールFを行う等の対策がと
られている。
バイポーラ型トランジスタ等では上述した1呈のことは
ないが静電気によって数千〜致方■の電圧が与えられれ
ば半導体装置は破壊される。
く3) 従来技術と問題点 第1図は従来の静電破壊防止用の保護回路を示すもので
あり、第2図は第1図の保護回路の半導体装置部分の側
断面図である。
第1図において、外部入ツバ111子1はIcまた番よ
l、Sl等の静電気破壊から保護されるべき内部1回路
4に接続され、NPNトランジスタのコレクタが外部入
力端子lと内部回路4間のラインに接続され更にツェナ
ーダイオード2または直列接続されたダイオード2aの
カソード用が該ラインに接続されている。ツェナーダイ
オード2または直列接続されたダイオード2aのアノー
ドはNPN )ランリスクのベースに接続され、エミッ
タは接地されている。叙上の回路において、外部入力端
子1に静電気が加えられ、ツェナーダイオ−1” 2ま
たは直列接続されノこダイオ−F’2aのツェナー電圧
またはダイA−ドの直列回路の逆方向電圧、1、り高い
静電気が加えられたとき、NPN+・ランシスタの・\
−スにバイアス電圧が印加され、N1)Nlランシスタ
のコレクタ・コーミソタ間は“オン扶態となり、静電気
し、1接地回路にハ・イバスされて内部量111/i 
4内の半導体装置CJ保護されろ。
−)二連の半導体装置の保護回1?8を1c化”する場
合に44第2図に示すように構成するのが曹通である。
彦“なわし、シリコン等のI)型基板5にN型のN I
) N )ランジメタ3用の素子領域6と複数の直列接
続されるべきダイオ−1” 2 aの素子領域6a。
6a・・・を作り、NPNトランジスタ3についζはヘ
−ス用のP型拡散層7をダイメ−t” 2 aについて
はアノード用のP型拡散層7aが形成され。
素子領域6にはコレクタ層のN+拡散層8がP型拡散層
7にはエミッタ用のN+拡散層9が形成されダイオード
2aのアノード用P型拡散層7aにはカソード用のN+
拡HJ[10が形成され、これらが酸化膜11上にパタ
ーニングされた図示しない配線パターンを介して互に接
続するためにダイオ−t” 2 aを複数直列接続させ
る場合等では、平面的に多くの領域を必要とするたりで
なく半導体製造工程も複雑化する欠点があった。このよ
うな欠点を除去するための保護回路を本発明者は提案し
た。
第3図はその半導体装置の保護回路の等価回路であり、
外部入力端子1とIC,LSI等の構成した内部回路4
間のラインには、該内部回路4を通雷使用するとき無視
できる程度の低抵抗器13が接続され、更に外部入力端
子1にはバイパス用のPNI)トランジスタ12のエミ
ッタが接続されコレクタは接地電位に接続されるよ・)
に構成させれば外部入力端子1に過電圧が印加されたと
き低抵抗器13での電圧賎下により発生した電圧がPN
P I−ランリスク12のベースに加えられて。
PNPI−ランリスク12は“オン”され静電気等の過
電圧はトランジスタ12のエミッタ・コレクタを通じて
接地され、内部回路を保護するようにしたものである。
この構成ではベース拡散層を低抵抗器と兼用して形成す
ることで第1図に示した保護回路の製造二[捏上の繁雑
さをMW消させているが、第3図の構成によると外部入
力端子1と内部回路間に低抵抗器13が挿入されるため
に内部回路に抵抗が影響を与える問題があり、PNPI
・ランリスクI2のβを大きく設定しなりればならない
等の問題があった。
(4) 発明の目的 本発明は上記従来の欠点に鑑の、IC,LSI等の内部
回路が静電気で破壊されるのを有効に防止する保護回路
をPNPNサイリスクと抵抗によって構成した半導体装
置を提供することを目的とするものである。
(5) 発明の構成 本発明の特徴とするところは、外部入力端子と内部回路
間ラインと接地間に抵抗とPNP型トランジスタとNP
N型トランジスタを有するサイリスクを設り、上記外部
入力0111子電極に同一コンタク1〜で素子領域にベ
ース拡散層兼抵抗とエミッタ拡11&層を形成すると共
に該素子領域内に接地されるNPN型トランジスタを形
成して外部入力端子より加わる静電気等の高電圧が内部
回路に加わる前に上記サイリスクを介してバイパスさせ
るようにしたことを特徴とする半導体装置によって達成
される。
(6) 発明の実施例 以下1本発明の一実施例を第4図及び第5図について詳
記する。
第5図は本発明の内部回路用保護回路の半導体装置の側
断面図、第4図は第5図の等価回路であり、第4図に示
す如く、外部人力θ1!1子1とIC。
LSI等の半導体素子で構成された内部回路4間のライ
ンと、接地間にPNP トランジスタ12とNPNPN
Pランジスタと抵抗器13aよりなるバイパス回路を構
成させるものである。
外部入力端子1にはPNP型トランジスタ12のエミッ
タが接続され、ヘ−スには抵抗器13aの一01L1が
接続され該抵抗器13aの他端むJラインの一端に接続
されている。PNP型トランジスタI2のコレクタはN
PN型トランジスタ14のベースに接続され、NPN型
トランジスタのコレクタは抵抗器13aとPNP型トラ
ンジスタのへ一スの接合点に接続され、エミッタは接地
されている。15ば分布抵抗を示すもので寄生的に接地
電位にコレクタが入るために生ずるものである。
上述の等価回路で表せる半導体装置の構成は第51図に
おいて、シリコン等の1)型基板5にN1拡11にシた
埋込IN I Gを形成すると共に1)+によりエピタ
キシャル層にアイソレーション17.17を施して素子
領域6を形成し、外部人力11111子1に連なる外部
人力電極18aのコンタクト窓内に1) +1広11に
1薔I9としてのコーミ、り層と、N+(広+1!1.
I薔20を形成Jることで模式的に示したI) N I
)型1−ランジスタ12のN+拡fikl右2 [1は
ヘ−ス領域となると共に抵抗器13aを含むことになる
一方、素子領域6のエピタキシャル層内には更にNPN
型トランジスタ14としてのエミッタ用のN+拡r1!
!Jfi20がコレクタ用のP+拡散層21内に拡散さ
れ、ヘ−ス6.コレクタ21.エミッタ20のNPN型
トランジスタが形成される。一方、PNP型トランジス
タとしてはP+拡散層19のエミッタ、ベース6、コレ
クタ21によるトランジスタと抵抗器13aが同時に形
成されてPNPNザイリス構造をとる。アイソレーショ
ン領域17のコンタクト窓に接する電極18Cは接地さ
れるために分布抵抗としての抵抗器15が形成され、こ
の値は接地点迄の距離が長ければ大きな値を示す。
第6図及び第7図は本発明の他の実施例を示すもので耐
圧を増加させるように構成したもので。
第6図は等価回路を、第7図は実際の半導体装置の側断
面図であり、第4図及び第5図と同一部分には同一符号
を付して重複説明を省略する。NPNPNPランジスタ
のベースと接地間に抵抗器22を介在させるようにした
ものである。このためにはN I) Nバリトランジス
タのコレクタ領域21をアイソレーション17部まで延
設して抵抗器22を形成さ−Uる。
このような抵抗は内部回路の使用電圧に応して破壊耐圧
を−1−胛させる場合に用いられる。ずなわら、第4図
の耐1j:はVBCOで定まるが第6図の場合はVBC
R(但しRは抵抗器22の抵抗値)で定まり抵抗挿入分
だけ破壊耐U:を上昇さ・Uるごとができる。しかも、
内部回路の半導体!ハリ造工程と同時にコレクタ用のP
+拡fl& 1mが形成゛ζきるだけでなく抵抗値のコ
ントロールも比較的節f)【にできるので内部回路に応
した破壊耐圧を選択することが可能となる。
」二記した第4図乃至第7図に示しノこ保護回路では、
外部入力端子1に過大な静電気等による過電圧または過
電流が加えられると抵抗器13aの電圧降下分の電圧が
l) N P )ランシスク■2のハ・fアスに加わり
該PNPI・ランリスタは゛オン゛状態となされ過大な
過電圧又は過電流は接地される。
勿iff、NPN型トランジスタ14も6オン”されて
内部回路4に加わる過電圧等はバイパスされることにな
る。
(7) 発明の効果 以上、詳細に説明したように、従来の第3図に示すPN
P型トランジスタだけのバイパス回路によれば該P N
 P型トランジスタのβを上げる心網があるが1本発明
の構造ではPNP型トランジスタとNPN型トランジス
タのβの積を1以上に選択すればよいので過電流を容易
に制御できる。
更に本発明では過電流が加えられた状態でクランプされ
るので内部回路の保護が従来例に比べてより確実である
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の静電破壊防止用の保護回路、第2図は第
1図の保護回路の半導体装置部分の側断面図、第3図は
従来の半導体装置の保護回路の他の実施例を示す等価回
路、第4図は本発明の半導体装置によって形成した内部
回路用保護回路の等価回路、第5図は第4図の保護回路
の半導体装置の側断面図、第6図は本発明の他の実施例
を示す保護回路の等価回路、第7図は第6図の保護回路
の半導体装置の側断面図である。 ■・・・外部入力端子、  2・・・ツェナーダイオー
ド、  3.14・・・NPN型トランジスタ、   
4・・・内部回路、 ゛ 5・・・基板、  6,6a
・・・素子領域、  7,7a・・・P型拡散層、  
8. 9. 10・・・N型拡散層、   12・・・
PNP型トランジスタ、13・・・低抵抗器、  13
a、22・・・抵抗器、  15・・・分布抵抗器、 
 17・・・アイソレーション、   18a、18b
。 18c・・・電極、   19・・・エミツタ層、20
・・・エミッタ用拡散層、   21・・・コレクタ用
拡散層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 外部入力端子と内部回路間ラインと接地間に抵抗とPN
    P型トランジスタとNPN型1−ランシスタを有するザ
    イリスタを設け、上記外部入力端子電極に同一コンタク
    トで素子領域にヘ−ス拡tIJ(F兼抵抗とエミ、り拡
    散層を形成すると共に該素子領域内に接地されるNPN
     )ランシスクを形成して外部入力端子より加わる静電
    気等の高電圧が内部量I?δに加わる前に」二記ザイリ
    スタを介してバイパスさせるようにしたことを特徴とす
    る半導体装置。
JP57171269A 1982-09-30 1982-09-30 半導体装置 Pending JPS5961169A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63190375A (ja) * 1986-09-30 1988-08-05 テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド 静電放電保護回路
FR2690786A1 (fr) * 1992-04-30 1993-10-29 Sgs Thomson Microelectronics Sa Dispositif de protection d'un circuit intégré contre les décharges électrostatiques.
JPH0945862A (ja) * 1995-07-28 1997-02-14 Nec Corp 半導体素子
JPH10189879A (ja) * 1996-12-27 1998-07-21 Sanyo Electric Co Ltd 半導体集積回路
US7675140B2 (en) 2005-09-13 2010-03-09 Panasonic Corporation Semiconductor circuit device and display data line driver
EP4611041A1 (en) * 2024-02-29 2025-09-03 Nexperia B.V. A three pin current triggered tvs protection semiconductor device

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