JPS629663A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS629663A JPS629663A JP60148632A JP14863285A JPS629663A JP S629663 A JPS629663 A JP S629663A JP 60148632 A JP60148632 A JP 60148632A JP 14863285 A JP14863285 A JP 14863285A JP S629663 A JPS629663 A JP S629663A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- buried layer
- potential
- diode
- epitaxial layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Transistors (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。
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〕
本発明は半導体装置に関し、特にパイボーラドし、更に
詳しくはICの基板電位より低い電位がN型半導体領域
に印加される場合に発生する寄生PNPNサイリスタの
発生を防止する保護素子に関する。
詳しくはICの基板電位より低い電位がN型半導体領域
に印加される場合に発生する寄生PNPNサイリスタの
発生を防止する保護素子に関する。
従来、この種の寄生PNPNサイリスタの発生を防止す
る手段として、寄生PNPNサイリスタを構成する寄生
NPN)ランジスタとPNP)ランジスタの電流増幅率
(α)を低下させるため各種接合間の平均的距離を増加
したり、ダミーのNPNトランジスタを故意に設置し望
ましくない寄生NPN)ランジスタのαを減らしたりし
ていた。
る手段として、寄生PNPNサイリスタを構成する寄生
NPN)ランジスタとPNP)ランジスタの電流増幅率
(α)を低下させるため各種接合間の平均的距離を増加
したり、ダミーのNPNトランジスタを故意に設置し望
ましくない寄生NPN)ランジスタのαを減らしたりし
ていた。
具体的には第4図のような回路構成で外部にコレクタが
出力端子に出ているトランジスタTRAにその他の回路
が接続されており、その回路中に例えば抵抗RAとトラ
ンジスタTRBが存在し、第5図(a)、φ)のように
レイアウトされているとする。
出力端子に出ているトランジスタTRAにその他の回路
が接続されており、その回路中に例えば抵抗RAとトラ
ンジスタTRBが存在し、第5図(a)、φ)のように
レイアウトされているとする。
第5図(b)の平面図のX−Yによる切断面を第5図(
a)とした時、絶縁分離領域106をはさんでそれぞれ
tra、tra’のような寄生NPN)=1ンジスタが
、RAおよびTRBと絶縁分離領域106との間にはt
rb、trb’のような寄生PNP)ラスジスタが構成
されている。この状態でTRAのコレクタに絶縁分離領
域106(グランド電位にバイアスされている)より低
い1位が印加されるとtra。
a)とした時、絶縁分離領域106をはさんでそれぞれ
tra、tra’のような寄生NPN)=1ンジスタが
、RAおよびTRBと絶縁分離領域106との間にはt
rb、trb’のような寄生PNP)ラスジスタが構成
されている。この状態でTRAのコレクタに絶縁分離領
域106(グランド電位にバイアスされている)より低
い1位が印加されるとtra。
tra’が活性化しついでそれぞれ(tra、 trb
)。
)。
(tra’、trb’)で構成されるサイリスタが活性
化しTRB、RAが正常動作をすることができなくなる
。
化しTRB、RAが正常動作をすることができなくなる
。
なお、第5図(a)、 (b)において101はP型基
板、102は絶縁物、103はN型埋込層、104はP
型埋込層、107は絶縁分離電極領域、108はペース
、110はコレクタ、111はエミッタ、114は抵抗
である。
板、102は絶縁物、103はN型埋込層、104はP
型埋込層、107は絶縁分離電極領域、108はペース
、110はコレクタ、111はエミッタ、114は抵抗
である。
これらの対策としては従来より寄生NPN)ランジスタ
t r a、 t r a’のαを低くすべ(TRA周
囲の絶縁分離領域の幅を広くしたり、第6図(a)、
(b)の断面図及び平面図に示すようにTRAの周囲に
他の回路素子とは独立したエピタキシャル領域205を
設置しその電位をVCCもしくはその他の適当な電位に
バイアスし1、故意にダミーのNPN)ランジスタを構
成し、内部回路に影響を与えないようにしてきた。
t r a、 t r a’のαを低くすべ(TRA周
囲の絶縁分離領域の幅を広くしたり、第6図(a)、
(b)の断面図及び平面図に示すようにTRAの周囲に
他の回路素子とは独立したエピタキシャル領域205を
設置しその電位をVCCもしくはその他の適当な電位に
バイアスし1、故意にダミーのNPN)ランジスタを構
成し、内部回路に影響を与えないようにしてきた。
、 なお、第6図(a)、 (b) K > イテ、
201はP型基板、202は絶縁物、203はN型埋込
層、206は絶縁分離拡散領域、208はペース、21
0はコレクタ、211はエミッタ、213はN“電極領
域、214は抵抗である。
201はP型基板、202は絶縁物、203はN型埋込
層、206は絶縁分離拡散領域、208はペース、21
0はコレクタ、211はエミッタ、213はN“電極領
域、214は抵抗である。
すなわち、このダミーNPN)ランジスタが動作するこ
とにより結果的に寄生トランジスタt r a。
とにより結果的に寄生トランジスタt r a。
tra’が不活性になり、αが低下して他の回路素子と
寄生NPN)ランジスタtra、 tra’とが構成す
る寄生サイリスタの発生を抑制するものであった。
寄生NPN)ランジスタtra、 tra’とが構成す
る寄生サイリスタの発生を抑制するものであった。
しかしながら、いままで述べたように第6図(a)。
(b)に示す出力トランジスタTRAの周囲に他の素子
およびTRAから絶縁分離されたエピタキシャル層およ
びN型拡散領域からなる領域を設置するには本来のIC
の動作に無関係な余分な面積を必要とする。したがって
IC面積が大きくたりペレットコストの上昇を招く、、
また、通常出力トランジスタは電流駆動用のパワートラ
ンジスタであることが多く素子自体の面積が大きい。し
たがってその外周に一定幅を持ち、かつ他の素子から絶
縁分離された領域を設置することはいっそう大面積を必
要とするという欠点があることは容易に理解される。
およびTRAから絶縁分離されたエピタキシャル層およ
びN型拡散領域からなる領域を設置するには本来のIC
の動作に無関係な余分な面積を必要とする。したがって
IC面積が大きくたりペレットコストの上昇を招く、、
また、通常出力トランジスタは電流駆動用のパワートラ
ンジスタであることが多く素子自体の面積が大きい。し
たがってその外周に一定幅を持ち、かつ他の素子から絶
縁分離された領域を設置することはいっそう大面積を必
要とするという欠点があることは容易に理解される。
本発明は上述した従来の欠点を除去し、小面積で寄生サ
イリスタの発生を防止できる小型で低コストの半導体装
置を提供することを目的とする。
イリスタの発生を防止できる小型で低コストの半導体装
置を提供することを目的とする。
本発明の半導体装置は1導電型の半導体基体と該半導体
基体上に形成された反対導電型の単一エピタキシャル層
よりなる半導体本体と、該半導体本体の前記エピタキシ
ャル層と半導体基体の界面しめる第2埋込層と、1導電
型の表面領域における接点領域を前記第1埋込層上方に
位置させると共に前記埋込層まで延在させることによっ
て形成された前記第1埋込層に接し上方に存在する前記
エピタキシャル層および該エピタキシャル層の表面領域
に存在する反対導電型の第1不純物領域から構成される
第1島領域と、前記第2埋込層と連絡した前記エピタキ
シャル層および前記エピタキシャル層の表面領域に存在
する反対導電型の第2不純物領から構成される第2島領
域とを有し、前記第1島領域をカソードとすることによ
り構成される半導体装置であって、前記基体をグランド
電位に、前記第2島領域をグランド電位より高電位にバ
イアスすることができる。さらにアノードとして前記接
点領域および前記第1埋込層を、また前記第1埋込層か
ら離間して前記第1島領域の表面に設けられた第1導電
型の第3不純物領域あるいは前記接点領域および前記第
1埋込層から離間して前記第1島領域の表面に設けられ
たショットキー障壁の金属側を動作させることができる
。
基体上に形成された反対導電型の単一エピタキシャル層
よりなる半導体本体と、該半導体本体の前記エピタキシ
ャル層と半導体基体の界面しめる第2埋込層と、1導電
型の表面領域における接点領域を前記第1埋込層上方に
位置させると共に前記埋込層まで延在させることによっ
て形成された前記第1埋込層に接し上方に存在する前記
エピタキシャル層および該エピタキシャル層の表面領域
に存在する反対導電型の第1不純物領域から構成される
第1島領域と、前記第2埋込層と連絡した前記エピタキ
シャル層および前記エピタキシャル層の表面領域に存在
する反対導電型の第2不純物領から構成される第2島領
域とを有し、前記第1島領域をカソードとすることによ
り構成される半導体装置であって、前記基体をグランド
電位に、前記第2島領域をグランド電位より高電位にバ
イアスすることができる。さらにアノードとして前記接
点領域および前記第1埋込層を、また前記第1埋込層か
ら離間して前記第1島領域の表面に設けられた第1導電
型の第3不純物領域あるいは前記接点領域および前記第
1埋込層から離間して前記第1島領域の表面に設けられ
たショットキー障壁の金属側を動作させることができる
。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例並びにその製
造方法を説明するために工程順に示した模式的断面図で
あシ、又第1図(f)は本発明の詳細な説明用の平面図
であってX−Y線で切断した断面図が第1図(e)に相
等する。
造方法を説明するために工程順に示した模式的断面図で
あシ、又第1図(f)は本発明の詳細な説明用の平面図
であってX−Y線で切断した断面図が第1図(e)に相
等する。
まず、第1図(a)に示すように、比抵抗1〜10技術
と記す)より絶縁物2に開口部を設けP型埋込層4を基
板1から絶縁分離するに充分な不純物濃度ならびに接合
深さを持つN型埋込層3を形成する。次に同様のPR技
術により所定の位置に開口部を設けP型埋込層およびP
型絶縁分離領域の底部を形成する。
と記す)より絶縁物2に開口部を設けP型埋込層4を基
板1から絶縁分離するに充分な不純物濃度ならびに接合
深さを持つN型埋込層3を形成する。次に同様のPR技
術により所定の位置に開口部を設けP型埋込層およびP
型絶縁分離領域の底部を形成する。
次に、第1図(b)に示すように、酸化膜2を除去し比
抵抗1〜3Ω鋸、厚さ約12μmのN型エピタキシャル
層5を堆積した後、PR技術により所定の位置に開口後
、表面からP型絶縁分離領域6の上部を形成しエピタキ
シャル層5を各島領域に分離する。
抵抗1〜3Ω鋸、厚さ約12μmのN型エピタキシャル
層5を堆積した後、PR技術により所定の位置に開口後
、表面からP型絶縁分離領域6の上部を形成しエピタキ
シャル層5を各島領域に分離する。
次に、第1図(C)に示すように、PR技術によりP型
絶縁分離電極領域7や出力NPN)ランジスタのベース
領域8等を形成する。
絶縁分離電極領域7や出力NPN)ランジスタのベース
領域8等を形成する。
次に、第1図(d)に示すように1通常のPR技術なら
びに拡散技術によって出力NPN)ランジスタのコレク
タ電極領域10.エミッタ領域11゜エピタキシャル領
域電極数シ出し領域12.13等を形成する。
びに拡散技術によって出力NPN)ランジスタのコレク
タ電極領域10.エミッタ領域11゜エピタキシャル領
域電極数シ出し領域12.13等を形成する。
最後に第1図(e)に示すように各領域に金属配線を形
成すると本実施例は完成する。また、第1図(f)は本
実施例の平面図でそのX−Yで切断した断面図が第1図
(e)に相等する。なお同一領域は同一符号を付けた。
成すると本実施例は完成する。また、第1図(f)は本
実施例の平面図でそのX−Yで切断した断面図が第1図
(e)に相等する。なお同一領域は同一符号を付けた。
本発明の第1実施例は基板1、絶縁分離領域6.N型埋
込層3. N型埋込層によって絶縁分離領域6から分離
されたP型埋込層4およびP型埋込電極取り出し領域9
(ダイオードのアノード)と、アノードで取シ囲まれて
エピタキシャル層および電極領域12(ダイオードのカ
ソード)とN型埋込層に連絡したエピタキシャル層およ
びその電極領域13からなる。コレクタ3・5・10.
ペース8.エミッタ11からなる出力トランジスタのコ
レクタに基板電位(通常最低電位)より低い電位が加わ
るとコレクタと基板が順バイアスされて他素子のエピタ
キシャル層との間に寄生NPNトランジスタを構成する
。本発明による前述のダイオードのカソード12を出力
トランジスタのコレクタ10にアノード4・9を基板1
すなわち7に金属配線にって連絡する。更にダイオード
のアノード4・9を基板1から分離するN型領域を、で
きれば高電位に接続する。このような構成によυ本ダイ
オードはカソード12が新たに寄生サイリスタを銹発す
ることなく、グランド電位(最底電位)より低い印加電
圧をクランプでき、かつ寄生NPN)ランジスタのαを
低下できるので寄生サイリスタの発生を抑制するのに十
分な効果がある。
込層3. N型埋込層によって絶縁分離領域6から分離
されたP型埋込層4およびP型埋込電極取り出し領域9
(ダイオードのアノード)と、アノードで取シ囲まれて
エピタキシャル層および電極領域12(ダイオードのカ
ソード)とN型埋込層に連絡したエピタキシャル層およ
びその電極領域13からなる。コレクタ3・5・10.
ペース8.エミッタ11からなる出力トランジスタのコ
レクタに基板電位(通常最低電位)より低い電位が加わ
るとコレクタと基板が順バイアスされて他素子のエピタ
キシャル層との間に寄生NPNトランジスタを構成する
。本発明による前述のダイオードのカソード12を出力
トランジスタのコレクタ10にアノード4・9を基板1
すなわち7に金属配線にって連絡する。更にダイオード
のアノード4・9を基板1から分離するN型領域を、で
きれば高電位に接続する。このような構成によυ本ダイ
オードはカソード12が新たに寄生サイリスタを銹発す
ることなく、グランド電位(最底電位)より低い印加電
圧をクランプでき、かつ寄生NPN)ランジスタのαを
低下できるので寄生サイリスタの発生を抑制するのに十
分な効果がある。
第2図は本発明の第2の実施例の断面図でダイオードの
アノードとして、NPNトランジスタのベース308や
抵抗;と同時に拡散形成される不純物領域315を使用
するものである。第3図は本発明の第3の実施例の断面
図でダイオードのアノードとして順方向電圧の小さいシ
ョットキー障壁416を用いるもので同一面積でより寄
生サイリスタの発生を抑制する力が大きい。
アノードとして、NPNトランジスタのベース308や
抵抗;と同時に拡散形成される不純物領域315を使用
するものである。第3図は本発明の第3の実施例の断面
図でダイオードのアノードとして順方向電圧の小さいシ
ョットキー障壁416を用いるもので同一面積でより寄
生サイリスタの発生を抑制する力が大きい。
以上、本発明の実施例について説明してきたが、ダイオ
ードのアノードとしてさらに他の領域たとえばP型多結
晶シリコンをN型エピタキシャル層に接して設置しても
良い。また、アノードはそれぞれ単一の領域としてきた
が、それらの組合せでも良いことは言うまでもない、 〔発明の効果〕 本発明によるダイオードと、コレクタが基板に対して負
電位になるようなNPN)ランジスタとを、カソード1
2がコレクタ10に、アノード9が基板1(絶縁分離領
域)に電気的に一致するように接続する。本発明のダイ
オードは基板に対して高電位にすることが可能なN領域
13でシールドすることができるため、従来のようにク
ランプダイオード自身がみずから寄生サイリスタを誘発
することがない。すなわち、NPN)ランジスタのコレ
クタが基板電位より下がった時本ダイオード自身が他の
回路素子とともに寄生サイリスタを発生することなく本
ダイオードの順方向電圧で負電位をクランプできる。t
た、順方向電圧の小さい本発明によるダイオードを用い
ると、負電位の印加により絶縁が崩れて流れだす電流の
多くを本ダイオードが負担するため見かけ上NPNトラ
ンジスタにより構成される寄生NPNトランジスタのα
を下げることができるため寄生サイリスタの発生を抑制
できる。したがって本発明によるダイオード(特に小面
積でも順方向電圧の小さいショットキー障壁を用いたダ
イオード)を利用することにより、従来用いられてきた
出力NPN)ランジスタをシールドするかのごとき大面
積の表面領域を必要とせず、かつ本ダイオードは出力ト
ランジスタの周囲の任意の位置に設置接続することが可
能であって素子レイアウトの自由度が増加する。
ードのアノードとしてさらに他の領域たとえばP型多結
晶シリコンをN型エピタキシャル層に接して設置しても
良い。また、アノードはそれぞれ単一の領域としてきた
が、それらの組合せでも良いことは言うまでもない、 〔発明の効果〕 本発明によるダイオードと、コレクタが基板に対して負
電位になるようなNPN)ランジスタとを、カソード1
2がコレクタ10に、アノード9が基板1(絶縁分離領
域)に電気的に一致するように接続する。本発明のダイ
オードは基板に対して高電位にすることが可能なN領域
13でシールドすることができるため、従来のようにク
ランプダイオード自身がみずから寄生サイリスタを誘発
することがない。すなわち、NPN)ランジスタのコレ
クタが基板電位より下がった時本ダイオード自身が他の
回路素子とともに寄生サイリスタを発生することなく本
ダイオードの順方向電圧で負電位をクランプできる。t
た、順方向電圧の小さい本発明によるダイオードを用い
ると、負電位の印加により絶縁が崩れて流れだす電流の
多くを本ダイオードが負担するため見かけ上NPNトラ
ンジスタにより構成される寄生NPNトランジスタのα
を下げることができるため寄生サイリスタの発生を抑制
できる。したがって本発明によるダイオード(特に小面
積でも順方向電圧の小さいショットキー障壁を用いたダ
イオード)を利用することにより、従来用いられてきた
出力NPN)ランジスタをシールドするかのごとき大面
積の表面領域を必要とせず、かつ本ダイオードは出力ト
ランジスタの周囲の任意の位置に設置接続することが可
能であって素子レイアウトの自由度が増加する。
以上述べたように本発明によって小面積で寄生サイリス
タの発生を防止できるため従来にくらべてICペレット
のコストを低減できる。
タの発生を防止できるため従来にくらべてICペレット
のコストを低減できる。
第1図(a)〜(e)は本発明の第1の実施例及びその
製造方法を説明するために工程順に示した断面図。 第1図(f)は第1図(e)の平面図、第2図は本発明
の第2の実施例の断面図、第3図は本発明の第3の実施
例の断面図、第4図は従来の寄生PNPNサイリスタ発
生防止用の回路略図、、第5図(a)、Φ)は寄生サイ
リスタ発生メカニズムの説明図、第6図(a)、 (b
)は寄生サイリスタ効果を抑制するために対策を施した
従来例の断面図と平面図である。 1.101,201・・・・・・P型基板、 2,10
2゜202・・・・・・絶縁物、3,103,203・
・・・・・N型埋込層、4,104・・・−・・P型埋
込層、5.105゜205・・・・・・エピタキシャル
層、6,106,206・・・・・・絶縁分離拡散領域
、7,107・・・・・・絶縁分離電極領域、8,10
8,208,308・・・・・・ペース、9・・・・・
・P型埋込電極取り出し領域、10,110・210−
・・・・・コレクタ、11,111,211・・・・・
・エミッタ、12・・・・・・カソード電極領域、13
,213・・・・・・N+電極領域、14,114,2
14・・・・・・抵抗、315・・・・・・アノード、
416・・・・・・ショットキー障壁。 \ 。 第2 口 第3 凹 GND QND 第4 @ 第S図
製造方法を説明するために工程順に示した断面図。 第1図(f)は第1図(e)の平面図、第2図は本発明
の第2の実施例の断面図、第3図は本発明の第3の実施
例の断面図、第4図は従来の寄生PNPNサイリスタ発
生防止用の回路略図、、第5図(a)、Φ)は寄生サイ
リスタ発生メカニズムの説明図、第6図(a)、 (b
)は寄生サイリスタ効果を抑制するために対策を施した
従来例の断面図と平面図である。 1.101,201・・・・・・P型基板、 2,10
2゜202・・・・・・絶縁物、3,103,203・
・・・・・N型埋込層、4,104・・・−・・P型埋
込層、5.105゜205・・・・・・エピタキシャル
層、6,106,206・・・・・・絶縁分離拡散領域
、7,107・・・・・・絶縁分離電極領域、8,10
8,208,308・・・・・・ペース、9・・・・・
・P型埋込電極取り出し領域、10,110・210−
・・・・・コレクタ、11,111,211・・・・・
・エミッタ、12・・・・・・カソード電極領域、13
,213・・・・・・N+電極領域、14,114,2
14・・・・・・抵抗、315・・・・・・アノード、
416・・・・・・ショットキー障壁。 \ 。 第2 口 第3 凹 GND QND 第4 @ 第S図
Claims (5)
- (1)1導電型の半導体基体と該半導体基体上に形成さ
れた反対導電型の単一エピタキシャル層よりなる半導体
本体と、該半導体本体の前記エピタキシャル層と半導体
基体の界面付近から前記エピタキシャル層内に延在し、
かつ前記エピタキシャル層表面から離間して形成された
1導電型の第1埋込層と、該第1埋込層の下側に延在し
、かつ前記第1埋込層と半導体基体とを分離せしめる第
2埋込層と、1導電型の表面領域における接点領域を前
記第1埋込層上方に位置させると共に前記第1埋込層ま
で延在させることによって形成された前記第1埋込層に
接し上方に存在する前記エピタキシャル層および該エピ
タキシャル層の表面領域に存在する反対導電型の第1不
純物領域から構成される第1島領域と、前記第2埋込層
と連絡した前記エピタキシャル層および前記エピタキシ
ャル層の表面領域に存在する反対導電型の第2不純物領
域から構成される第2島領域とを有し、前記第1島領域
をカソードとすることを特徴とする半導体装置。 - (2)半導体基体をグランド電位に、第2島領域をグラ
ンド電位より高電位にバイアスする特許請求の範囲第(
1)項記載の半導体装置。 - (3)接点領域及び第1埋込層をアノードとした特許請
求の範囲第(1)項又は第(2)項記載の半導体装置。 - (4)第1埋込層から離間して第1島領域の表面に設け
られた1導電型の第3不純物領域をアノードとする特許
請求の範囲第(1)項又は第(2)項記載の半導体装置
。 - (5)接点領域及び第1埋込層から離間して第1島領域
の表面に設けられたショットキー障壁の金属側をアノー
ドとする特許請求の範囲第(1)項又は第(2)項記載
の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60148632A JPS629663A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60148632A JPS629663A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS629663A true JPS629663A (ja) | 1987-01-17 |
Family
ID=15457130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60148632A Pending JPS629663A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS629663A (ja) |
-
1985
- 1985-07-05 JP JP60148632A patent/JPS629663A/ja active Pending
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