JPS613445A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS613445A
JPS613445A JP59124038A JP12403884A JPS613445A JP S613445 A JPS613445 A JP S613445A JP 59124038 A JP59124038 A JP 59124038A JP 12403884 A JP12403884 A JP 12403884A JP S613445 A JPS613445 A JP S613445A
Authority
JP
Japan
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transistor element
region
type
emitter
pnp
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Pending
Application number
JP59124038A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Asano
哲郎 浅野
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.)
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS613445A publication Critical patent/JPS613445A/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
    • 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

  • 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】 (イ)産業上の利用分野 本発明は集積回路における静電破壊を防止する半導体集
積回路装置に関する。
(ロ)従来技術 半導体基板(1)内に少なくとも一つのラテラルPNP
型トランジスタ素子(2)を備え、このPNP型トラン
ジスタ素子(2)のペニスおよびエミッタを夫々パッド
(3)を介して外部のリード端子(4)に接続した半導
体集積回路装置がある。この種半導体集積回路装置の外
部のリード端子(4)忙サージ電圧が加わった場合、P
N接合に逆方向に大きなバイアスが加わり、その電圧が
PN接合の耐圧以上の電圧であれば、その素子が破壊し
てしまう。特に、素子の中でもPN接合面積が小さいベ
ース−エミッタ間のPN接合に逆方向に大きなバイアス
が加わることになって、破壊し易い。そこで、この種半
導体集積回路装置の静電破壊を防止する方法として、第
5図に示すように、パッド(3)とベースおよびエミッ
タとの間に抵抗体(7)を直列に接続して、浮遊容量と
抵抗の時定数により、サージ電圧の波形を滑らかにし、
急激なサージ電圧がトランジスタ素子に入らないように
する方法がある。しかしながらこの方法においては、接
続する抵抗体(7)の抵抗値が数十から数百オームでは
完全な対策とはいえず、抵抗値が数キロオーム以上必要
である。
ところが、回路上この位置に数キロオーム以上の抵抗体
(7)を設けると、パターン面積が太き(なるばかりか
通常の入力信号の場合に、抵抗体(7)によって減衰が
生じるため、トランジスタの動作点がずれたり回路定数
が変化するなど回路上支障をきたし好ましくない。また
、抵抗体(7)をN型半導体領域に形成したP型頭域で
構成した場合、NW半導体領域とP型頭域との間のPN
接合に順方向にサージ電圧が加わるときは破壊はしない
が、逆方向に大きいサージ電圧が加わったとき、PN接
合の耐圧以上の電圧であれば、抵抗体自体が破壊してし
まう。そこで、半導体基板に擬似的に順方向動作するト
ランジスタ構造の素子を被保護回路の入力端子と並列に
接続し、順逆いずれの方向のサージ電圧が入っても上記
素子が破壊することなくトランジスタとして動作させて
サージ電圧を吸収するように構成した静電破壊防止素子
がある(特公昭53−21838号公報に詳しい。)。
しかしながらこの素子においては、通常の場合において
も、入力信号がN型ドープ層内を経て回路の入力側に送
られるように構成されているため、ドープ層の内部抵抗
により電圧降下が生じ、前述したような問題がある。
また、別の方法としては、外部のリード端子(4)と接
続されるPNP型トランジスタ素子(2)のサイズを大
きくしてPN接合面積を太き(する方法である。すなわ
ち、PN接合の耐圧を大きくとり、サージ電圧による破
壊を防止する方法である。しかしながら、このトランジ
スタ素子とV□の立上りの比をとっているトランジスタ
素子が複数個ある場合には、それらのトランジスタ素子
も全て同様にサイ゛ズを大きくしなければ起らず、パタ
ーン面積が太き(なり、パターン設計上不利である。
(ハ)発明の目的 本発明は上述した難点を解消すべくなされたもので、通
常の回路動作に影響を与えずに静電破壊を防止すること
を目的とする。
(勾 発明の構成 本発明は、半導体基板内に少なくとも一つのラテラルP
NP型トランジスタ素子を備え、−前記トランジスタ素
子のベースおよびエミッタを夫々外部端子に接続した半
導体集積回路装置において、P型半導体基板上に形成し
たN型エピタキシャル層を分離領域で島状に分離ピた島
領域に゛、P−の−゛エミッタ領域およびコレクタ領域
を形成して前記PNP型トランジスタ素−子を′構成す
る”i具に、前記島領域KP型のベース領域を形成し、
且つこのベース領域にN型の二゛ミッタ領域を形成して
保護素子としてのNPN型トランジスタ素子を設け、前
記PNP型トランジスタ素子のベース領域とNPN型ト
ランジスタ素子のコレクタ領域とを共通の島領域とし、
且つ前記PNP型トランジスタ素子のエミッタ領域kN
PN型トランジスータ素子のエミッタ領域を接続すると
とKより、前記PNP型トランジスタ素子のベース−エ
ミッタ間に保護素早としてのNPN型トランジスタ素子
のコレクタおよびエミッタを接続した半導体集積回路装
置である。
(ホ)実施例 以下、本発明の一実施例を第1図ないし第3図に従゛い
説明する。第1図は本発明による半導体集積回路装置の
構成を示す平面図、第2図は本発明の要部を示す平面図
、第3図は第2図の■−■線本見本発明る半導体集積回
路装−は、第1図に示すよ5 K’、半導体基板(1)
内に例えば差i増幅回路の入カドランシスターとして用
いるラテラルPNP型トランジスタ素子(2)が設けら
れる。このPNP型トランジスタ素子(2)のベースお
よびエミッタが夫々パッド(3)を介して外部のリード
端子(4)に接続される。そして、PNP型トランジス
タ素子(2)が形成された島領域に、PNP型トランジ
スタ素子(2)のエミッタへのバイアス条件を変えない
ように、P型のベース領域を形成し、更にこのベース領
域にN型のエミッタ領域を形成して保護素子としてのN
PN型トランジスタ素子(5)が設けられる。
すなわち、共通の島領域がPNP型トランジスタ素子(
2)のベース領域およびNPN型トランジスタ素子(5
)のコレクタ領域として働く。そして、PNP型トラン
ジスタ素子(2)のエミッタ領域にNPN型トランジス
タ素子(5)のエミッタ領域を接続する。
このように、両トランジスタ素子+215+を接続する
ことにより、PNP型トランジスタ素子(2)のベース
−エミッタ間に保護素子としてのNPN型トランジスタ
素子(5)のコレクタおよびエミッタが接続される。
尚、NPN型トランジスタ素子(5)のベースはオープ
ンにして、ベースバイアスがかからないように構成され
ている。
つぎに、本発明の実施例を第2図および第3図を参照し
て詳しく説明する。P型のシリコン半導体基板(+(I
上にN−型のエピタキシャル層(1υが形成され、この
エピタキシャル層0υをP+型の分離領域a7Jで島状
に分離して島領域αQが形成される。この島領域a3が
PNP型トランジスタ素子(2)のベース領域として働
くと共に、NPN型トランジスタ素子(5)のコレクタ
領域としても働く。また、島領域CL=の底面には、N
+型の埋め込み層(141が設けられている。そして、
島領域αJの表面にベース拡散によりP型のエミッタ領
域(19とこのエミッタ領域(151を取り囲むように
P型のコレクタ領域旺が形成される。このとき島領域(
131の表面には、ベース拡散によりNPN型トランジ
スタ素子(5)のベース領域(17)を形成する。更に
、ベース領域aDの表面にN+型のエミッタ領域Uを形
成すると共に、島領域(131にN+型のコンタクト領
域(19が形成される。また、エピタキシャル層(11
)表面には酸化シリコンなどからなる保護膜■が形成さ
れる。この保護膜■には各領域に通じるコンタクトホー
ルが形成され、このコンタクトホールな介して各領域と
オーミックコンタクトするアルミニウムなどからなる電
極(21)・・・(財)が配設される。尚、第2図にお
いて斜線部はコンタクト部を示す。
而して、島領域Q3.エミッタ領域α阻コレクタ領域α
eでPNP型トランジスタ素子(2)が構成されると共
に、島領域(1飄ベース領域aη、エミッタ領域0秒で
NPN型トランジスタ素子(5)が構成される。。
そして、ベース領域(17)はPNP型トランジスタ素
子(2)のエミッタ領域(151のバイアス条件を変え
ることなく大きくする。
このように、一つの島領域a3内KPNP−型トランジ
スタ素子(2)とNPN型トランジスタ素子(5)とが
形成される。そして、1’NP型トランジスタ素子(2
)のエミッタ領域051にオーミックコンタクトしたエ
ミッタ電極(2υとNPN型トランジスタ素子(5)の
エミッタ領域α&にオーミックコンタクトしたエミッタ
電極@とが接続される。更に、島領域α四のコンタクト
領域(1!IIKはPNP型トランジスタ素子(2)の
ベース電極(ハ)がオーミックコンタクトして設けられ
る。また、島領域0はNPN型トランジスタ素子(5)
のコレクタ領域としても働くので、コンタクト領域a9
よりベース電極(ハ)にて電極を取り出すことKより、
PNP型トランジスタ素子(2)のベースとNPN型ト
ランジスタ素子(5)のコレクタとが接続されてベース
の取り出しが行われたことになる。尚、コレクタ領域(
16)にはコレクタ電極r24がオーミックコンタクト
して電極の取り出しが行なわれている。またNPN型ト
ランジスタ素子(5)のベース領域αηからは電極の取
り出しは行なわず、ベースをオープンにしている。
そして、ベース電極(ハ)およびエミッタ電極(211
はパッド(3)(31にボイディングワイヤ(61(6
1で外部のリード端子(41(41に接続され、PNP
型トランジスタ素子(2)のべ、−スおよびエミッタが
夫々外部端子に接続される。
而し【、PNP型トランジスタ素子(2)の外部のリー
ド端子(4)に接続されるプースーエミクタ関に第1図
に示すように、保護素子としてのNPNWトランジスタ
素子(5)のコレクタおよびエミッタが並列に接続され
る。
さて、本発明は通常の場合、入力信号は外部のリード端
子(4)からパッド(3)を経てPNP型トランジスタ
素子(2)へ送られる。すなわち、保護素子としてのN
PN型トランジスタ素子(5)は、NPN型トランジス
タ素子(5)のベースをオープンにしているため、NP
N型トランジスタ素子(5)へは入力信号は流れない。
従って、回路動作に何ら影響を及ぼすことはない。
ところで、サージ電圧が外部端子に加わった場合は、P
NP型トランジスタ素子(2)と保護素子としてのNP
NPNPトランジスタ素子)とでサージ電圧を夫々分担
し、両トランジスタ素子(21(51が相互してサージ
電圧を吸収する。従って、従来保護素子だけでサージ電
圧を吸収させるのと違って、トランジスタ素子+21(
51が相互にサージ電圧を吸収することにより、PN接
合の接合面積が実質的に大きくなり、逆方向電圧の耐圧
が上昇し、素子の破壊を防止することができるものであ
る。
そして、PNP型トランジスタ素子(2)と保護素子と
してのNPN型トランジスタ素子(5)とは、その静電
破壊耐量が同じレベルの素子を用いて、そのサイズが大
きい方が望ましい。これは一方の素子の静電破壊耐量が
他方に比べて小さい場合には、その素子が破壊してしま
うが、双方同一レベルのものであると、理論的には静電
破壊に対して、破壊耐量も倍になる。
つぎK、本発明による半導体集積回路装置囚とラテラル
PNP型トランジスタ[F])、NPN型トランジスタ
(Oを準備し、夫々外部端子に第4図に示す装置を用い
てサージ電圧を付与し、夫々の破壊電圧を測定した。
尚、本発明による装置囚はPNP型トランジスタ素子(
2)部分のベース−エミッタ間のPN接合面積が350
μd、保護素子としてのNPN型トランジスタ素子(5
)部分のベース−エミッタ間のPN接合面積が300μ
ゼである。また、PNP型トランジスタ田)のベース−
エミッタ間のPN接合面積は350μm、NPN型トラ
ンジスタ(0のベース−エミッタ間のPN接合面積は3
00μdである。
測定は、電源(41からコンデンサ(AI)K充電して
おき、スイッチ(43を切替えることにより、サージ電
圧を測作する半導体装置器に加え、加える電源電圧を変
化させてその破壊する電圧を測定した。その結果を第1
表に示す。
第1表 第1表から明らかな如く、本発明によ糺ば、PNP型ト
ランジスタ素子(2)と保護素子としてのNPN型トラ
ンジスタ素子(5)とが相互にサージ電圧を吸収すると
とにより、従来装置に比して破壊電圧が向上し、静電破
壊を防止できるのがわかる。
(へ)発明の詳細 な説明したように、本発明による半導体集積回路装置に
よれば、通常の回路動作に影響を与えずに、順逆のサー
ジ電圧に対して十分な保護を図ることができると共に、
一つの島領域に外部端子に接続されるトランジスタ素子
と保護素子としてのトランジスタ素子を形成することに
より集積化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による半導体集積回路装置の構成を示す
平面図、第2図は本発明の要部を示す平面図、第3図は
第2図の■−■線断面図である。 第4図は静電破壊電圧を測定する装置の回路図、第5図
は従来の半導体集積回路装置の構成を示す平面図である
。 (1)・・・半導体基板、 (2)・・・PNP型トラ
ンジスタ素子、 (3)・・・パッド、 (4)・・・
リード端子、(5)・・・保護素子としてのNPN型ト
ランジスタ素子、(1G・・・P型半導体基板、 αυ
・・・エピタキシャル層、a3・・・分離領域、 αJ
・・・島領域、  (151・・・エミッタ領域、 翰
・・・・レクタ領域、 (17)・・・具−〜領域、餞
・・・エミッタ領域、 α9・・・コンタク□ト領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板内に少なくとも一つのラテラルPNP
    型トランジスタ素子を備え、前記トランジスタ素子のベ
    ースおよびエミッタを夫々外部端子に接続した半導体集
    積回路装置において、P型半導体基板上に形成したN型
    エピタキシャル層を分離領域で島状に分離した島領域に
    、P型のエミッタ領域およびコレクタ領域を形成して前
    記PNP型トランジスタ素子を構成すると共に、前記島
    領域にP型のベース領域を形成し、且つこのベース領域
    にN型のエミッタ領域を形成して保護素子としてのNP
    N型トランジスタ素子を設け、前記PNP型トランジス
    タ素子のベース領域とNPN型トランジスタ素子のコレ
    クタ領域とを共通の島領域とし、且つ前記PNP型トラ
    ンジスタ素子のエミッタ領域にNPN型トランジスタ素
    子のエミッタ領域を接続することにより、前記PNP型
    トランジスタ素子のベース−エミッタ間に保護素子とし
    てのNPN型トランジスタ素子のコレクタおよびエミッ
    タを接続して、前記外部端子間にサージ電圧が加わつた
    場合に、前記PNP型トランジスタ素子とNPN型トラ
    ンジスタ素子が相互してサージ電圧を吸収することを特
    徴とする半導体集積回路装置。
JP59124038A 1984-06-15 1984-06-15 半導体集積回路装置 Pending JPS613445A (ja)

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