JPS6027162A - 相補形mos集積回路装置 - Google Patents

相補形mos集積回路装置

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JPS6027162A
JPS6027162A JP58137100A JP13710083A JPS6027162A JP S6027162 A JPS6027162 A JP S6027162A JP 58137100 A JP58137100 A JP 58137100A JP 13710083 A JP13710083 A JP 13710083A JP S6027162 A JPS6027162 A JP S6027162A
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JP
Japan
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type
transistor
island
layer
channel
Prior art date
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Pending
Application number
JP58137100A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaharu Taniguchi
谷口 正治
Yukio Miyazaki
行雄 宮崎
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6027162A publication Critical patent/JPS6027162A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
    • H10D84/82Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
    • H10D84/83Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET]
    • H10D84/85Complementary IGFETs, e.g. CMOS
    • H10D84/854Complementary IGFETs, e.g. CMOS comprising arrangements for preventing bipolar actions between the different IGFET regions, e.g. arrangements for latchup prevention

Landscapes

  • 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】 〔発明の技術〕 この発明は相補形MO8(G!MO8)集積回路装置(
IC)に係り、特にそのラッチアップ現象を防止するた
めの改良に関するものである。
〔従来技術〕
cmi:+s ICは消費電力が少なく、動作電源電圧
の範囲が広いなどの利点をもっているので、近年急速に
広く利用されるようになった。
第1図は0M08回路の最小単位を示す回路図である。
図において、AはpチャネルMOSトランジスタ(p−
MO8T)で、ll)はそのソース、(2)はトレイン
である。BはnチャネルMO8)ランジスタ(n−MO
EIT)で、(3)はそのソース、(4)はドレインで
ある。この回路ではp−MO8TAのソースillが第
1の電源端子■DDに、n−MO8T Bのソース(3
)が第2の電源端子Vssに接続され、両MO8T A
、 Bのゲートは共通に入力端子1.Nに、p−MO8
TAのドレイン(2)とn’−MO8Tのドレイン(4
)とは共通に出力端子OUTに接続されている。
第2図は第1図の回路を実際に構成したC!MO8工C
の構造を示す断面図で、(6)はn−形半導体基板、(
6)はn−MO8T Bを形成するためのp−形アイラ
ンド、(7)は第1の電源端子■、を引出すためのn+
形コンタクト層、(8)は第2の電源端子■8sを引出
すためのp形コンタクト層、(9)は絶縁層、(10)
はp−M’08TAのソース電極、(11)はp−MO
S、TAのゲート電極、(12)は同じくドレイン電極
、(131、04)および(15)はそれぞれn−MO
8T Bのドレイン、ゲートおよびソース電極である。
ところで、このCMO8工Cでは図に破線で示すような
寄生バイポーラトランジスタT 、T 、Trl r2
 r3 およびTr4並びに寄生抵抗R,,R3,R5およびR
6が存在する。Trlはp−MO8T Aのp+形ンー
スfilとn−形基板(5)とp−形アイランド(6)
との間に形成されるpnp トランジスタ、Tr2はp
−MO8T Aのp+形ドレイン(2)とn−形基板(
5)とp−形アイランド(6)との間に形成されるpn
p トランジスタ、Tr3はn−MO8TBのn形ンー
ス(3)とp−形アイランド(6)とn−形基板(5)
との間に形成されるnpnトランジスタ、Tr4はn−
MO8T Bのn 形トレイン(4)とp−形アイラン
ド(6)とn−形基板(5)との間に形成されるnpn
 )ランジスタである。咬だ、R1はp−MOEIT 
Aのp+形ンース領域ill内の抵抗、R3はn−MO
8T Bのn+形ソース領域(3)内の抵抗、R5はn
−形基板(6)内の第1の電源端子■DDに到る抵抗、
R6はp−形アイランド(6)内の第2の電源端子vs
sに到るまでの抵抗である。第3図は第2図に破線で示
した寄生素子による寄生回路のみを示す回路図である。
次に、第2図および第3図を用いてラッチアップ現象の
動作を説明する。いま、出力端子0LITに負のサージ
電圧が印加されると、p″′形アイランド(6)とn−
MO8TBのn形トレイン(4)との間に順方向電流が
流れ、これによって、npnトランジスタTr4が導通
状態になり、n−形基板(5)がらn−MO8T Bの
n形トレイン(4)に向けてnpn )ランジスタTr
4の増幅率hFE4で増幅された電流が流れ、この電流
は電源端子vDDから抵抗R5を介して供給される。そ
こで、この電流によってpnp l’ランジスタTr、
のベース・エミッタ間が順バイアスされ、このpnpト
ランジスタTrlは導通し、電流が電源端子■。。
から抵抗R1,pnpトランジスタTr1及び抵抗R6
を通して電源端子■S8へ流れる。これによって、更に
npn )ランジスタTr3が順バイアスされ、pnp
トランジスタTr1のベース電流を引くので、上述の出
力端子OUTへのサージ入力がなくなってもpnpトラ
ンジスタT□とnpn、)ランジスタTr3とによるサ
イリスタ構成によって電源端子vDD −■SS間に大
きな電流が流れつづけ、素子を破壊に到らしめる。
同様に、出力端子OUTに正のサージ電圧が印加される
と、p−MOE3’T Aのp+形ドレイン(2)とn
−形基板(5)との間に順方向電流が流れ、Sれによっ
てpnpトランジスタTr2が導通状態になりp−形ア
イランド(6)からp−MO8T A (’) p+形
ドレイン(2)ニ向けてpnpトランジスタTr2の増
幅率hFB□で増幅された電流が抵抗R6を通し電源端
子vS8へ流れる。そこで、この電流によってnpnl
−ランジスタTr3のベース・エミッタ間が順バイアス
され、このnpnトランジスタTr3&j導通し、電流
が電源端子V がD ら抵抗R5+ nl)n トランジスタTr3及び抵抗
R3を通して電源端子■ssへ流れる。これによって、
更にI)np)ランジスタTr1が順バイアスされ、n
pnトランジスタTr3のベース電流を供給するので、
上述の出力端子OUTへのサージ入力がなくなっても1
)nl) )ランジスタTrlとnpn )ランジスタ
・Tr3とによるサイリスタ構成によって電源端子V 
−■ss間に大きな電流が流れつづけ、素子を破壊に至
らしめる。 ゛4 以上のように0MO8ICでは寄生バイポーラトランジ
スタをその構造上避けることができず、ラッチアップ現
象が大きな問題であった。
最近では、第4図のよりQこ高不純物濃度n+形半導体
基板(16)の上に、n−形層(6)をエピタキシャル
成長させ、このn−形層(6)にp−形アイランド(6
)を作る構造にすることによってラッチアップ現象を防
ぐ方法をとっている。これは半導体基板の不純物濃度を
大きくすることによって、寄生のバイポーラのpnpト
ランジスタT 、T のベース不M物rl r2 濃度を上げ、ベース中でキャリアをできるだけ多く再結
合させることにより、pnp )ランジスタTr1、T
r□の増幅率り、2を低くしラッチアップ耐量が大きく
なる効果をねらったものである。
しかし、第4図に示す構造にすると、pnp )ランジ
スタTrl ’ Tr2の増幅率hFRを低くしラッチ
アップ耐量を大きくすることはできるが、高不純物濃度
n++半導体基板(16)上に、不純物濃度の低いn−
膨拡散層(5)を形成しているので、高不純物濃度のn
+形層が浮き上がりp−膨拡散層のアイランド(6)に
ぶつかってしまい、アイランドと基板との間の耐圧が低
下するという問題が生じる。また、寄生のpnp )ラ
ンジスタ”rl ’ Tr2の増幅率hFKは低下する
かわり、npn )ランジスタは高不純物濃度のn+形
層が浮き上がるのでベース長が短くなり、増幅ghF、
は逆に増加することになり問題を生じている。
また、高不純物濃度のn+形層が浮へ上ってもp−形ア
イランド(6)にぶつつからないくらい゛の厚さにn−
形層(5)をエピタキシャル成長させると、今度はpn
pトランジスタTr3 ’ Tr2において、電流が、
p+形領領域+1 、 (21−n−形層(5)−p−
形アイランド(6)を通る経路と、p+形領域II) 
、 (21−n+形基板(IG+ −p−形アイランド
(6)を通る経路とのうち、前者のp4形頒域(1)。
(21−n−形層(51−p−形アイランド(Ilil
の経路を通る割合が多くなり、その分たけpnp )ラ
ンジスタの増幅率hFEが増加することになる。
〔発明の概要〕
この発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、ア
イランドの形成部分を避けて基板内に基板と同じ導↑l
j形の高不純物濃度の埋込み丹ンを形成して基板とアイ
ランドとの間の耐圧を低下させることなく、寄生バイポ
ーラトランジスタの増幅率hF8が低くなるようにする
ことによって、ラッチアップ耐量の大きい0MO8IC
を提供するものである。
〔発明の実施例〕
第5図はこの発明の一実施例の構造を示す断面図で、n
形基板を用いた例である。第2図〜第4図の従来例と同
一符号は同等部分を示し、その説明を省略する。すなわ
ち、この実施例では、p−形アイランド(6)の直下部
を避けてn−形基板(5)内に高不純物濃度のn+形埋
込み層θηを形成し、このn+形埋込み層(+7)ノ上
ノn−形基板(5)内ニp−MO8TAを形成する領域
以外の部分にn+形拡散領域(18)をp−MO8T 
Aのソース(1)、ドレイン(2)より深く形成した以
外は第2図の従来例と同一である。
次に、第5図について、従来の回路に比して改良された
n+形埋込み層(+7)とn+形拡散領域(18)との
効果について説明する。先に説明したように、出力端子
OUTに正のサージ電圧が印加されたときに、pnp)
ランジスタTr□のコレクタに流れる電流が大きい(す
なわちpnp )ランジスタTr□の増幅率hPE2が
大きい)とnpn トランジスタTr3のベース電流が
大きくなりラッチアップ状態に突入するのでちるが、こ
の実施例のようにn+形埋込み層07)をp−形アイラ
ンド(6)に接しない様に設けると、pnp )ランジ
スタTr4.Tr2のベース不純物濃度が大きくなるの
でベース中でキャリアカζ再結合する数が増加し、その
分流れる電流が少なくなり増幅率h1ヨが低下し、ラッ
チアップ耐量が大きくなる0 また、n+形埋込み層θηがらn+形層が浮き上がって
も、p−形アイランド(6)にぶつからないので、アイ
ランド(6)と基板(5)との間の耐圧は低下すること
なく、またnpn トランジスタT 、T のべ−r3
 r4 ス長も変化しないので、増幅率hFEが増加することは
ない。
n″゛形埋込み層(1ηはn+形拡散領域(181で出
力端子OUTにつながっているので、ただ単にn+形通
込み層(171だけの場合よりキャリアが再結合しゃす
くなり、その分たけ増幅率hFgは低下する。
またn+形拡散領域(18)により抵抗R5の値が非常
に小さくなるのでpnp )ランジスタTrlが導逃し
にくくなる。
また、上記実施例ではn+形拡散領域(国をn+形埋込
み層θ乃に接触させた場合について説明したが、。
■1+形拡散領域(18)がn+形埋込み層071と接
触しなくても十分効果がある。
また、上記実施例ではn−形半導体基板にp−形アイラ
ンドを形成したCMO8工Cにn+形拡散領域の埋込み
層を作った場合について説明したが、導電形が逆の場合
すなわち、p−形半導体基板にn−形アイランドを形成
した(!MOEI工Cにp形埋込み層を作り、この埋込
み層上のMOSトランジスタのソースに接してこれとと
もに一方の電源に接続されるp+形拡散領域をそのMO
S )ランジスタのソース・ドレインより深く設けた場
合も上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、この発明になるCMQB ICで
は半導体基板と同じ導電形で不純物濃度の高い埋込み層
をアイランドに接することのないように設け、この埋込
み層上のMOS トランジスタのソーースに接してこれ
とともに一方の電源に接続され、埋込み層と同じ導電形
で半導体基板よりも不純物濃近が高い拡散領域をそのM
OS )ランジスタのソース・ドレインより深く形成し
たので、基枦とアイランドとの間の耐圧を下けることな
く′、ラッチアップ現象の原因となる畜生バイポーラト
ランジスタのhFlを下げラッチアップ耐釦[を向上で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はCλ408回路の最小即8位を示す回路図、第
2図は第1図の回路を実際に構成した従来の0MO8工
(!の構造を寄生素子とともに示ずIi5’を面図、第
3図は第2図の従来例Gこおける畜生素子による寄生回
路を示す回路図、第4図GJラッチアンプ防止の、ため
の改良を行なった従来例を寄生素子とともに示す断面図
、第5図はこの発明の一実施例の構造を寄生素子ととも
に示す断面図である。 図において、Aはp(tたけn)チャネルMOSトラン
ジスタ、Bはn(−!たはp)チAネルλ+ OSトラ
ンジスタ、illはp(またはQ)−MOS実のソース
拡散領域、(5)はn (−またはp)形半NJg−基
板、(6)はp(またはn)形アイランド、0ηはn(
またはp)形の高不純物濃度の埋込み層、(I8)はn
(またG;Ip )形の高濃度不純物拡散層である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大岩増雄

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 fll’n(またはp)形の半導体基板内の一方の主面
    側にp(またはn)形のアイランドを形成し、上記半導
    体基板の上記アイランドが形成されていない部分の上記
    主面部にp(iたはn)チャネルMO8)ランジスタを
    、上記アイランドの上記主面部にn(またはp)チャネ
    ルMO8)ランジスタを形成し、これらのp(またはn
    )チャネルMOSトランジスタとn(またはp)チャネ
    ルトランジスタとを直列に接続してなるものにおいて、
    上記半導体基板内の上記アイランドの形成領域およびそ
    の直下部分を避けて上記p(またはn)チャネルMO8
    )ランジスタの形成領域の直下部分に上記アイランドと
    接することのないようにn(またはp)形の高不純物濃
    度の埋込み屑を形成し、上記p(またはn)チャネルM
    O8)ランジスタのソース拡散領域に接してこれと共通
    に電源に接続されるn(またはp)形の高濃度不純物拡
    散層を上記ソース拡散領域よりも深く形成したことを特
    徴とする相補形MO8集積回路装置。 (21’n(またはp)形の高濃度不純物拡散層がn(
    またはp)形の高不純物濃度の埋込み層につながって形
    成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    相補形MO8集積回路装置。
JP58137100A 1983-07-25 1983-07-25 相補形mos集積回路装置 Pending JPS6027162A (ja)

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