JPS63148671A - 半導体集積回路装置の静電破壊防止装置 - Google Patents

半導体集積回路装置の静電破壊防止装置

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JPS63148671A
JPS63148671A JP61297116A JP29711686A JPS63148671A JP S63148671 A JPS63148671 A JP S63148671A JP 61297116 A JP61297116 A JP 61297116A JP 29711686 A JP29711686 A JP 29711686A JP S63148671 A JPS63148671 A JP S63148671A
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周一 加藤
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D89/00—Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
    • H10D89/60—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]

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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〕 この発明は、半導体集積回路装置の静電破壊防止装置に
関するものである。
〔従来の技術〕
第3図は従来の半導体集積回路装置の静電破壊防止装置
の構成を示す回路図で、図において、31は入力端子、
32は入力NPN)ランジスタ、33は前記入力NPN
)ランジスタ32の静電破壊を防止するために設けられ
た電流制限用抵抗体、34は静電破壊防止用ダイオード
である。
第4図は第3図に示した静電破壊防止装置の構造を示す
断面図で、第3図と同一符号は同一部分を示し、図中、
41はP−型半導体基板、42゜43はn9型埋込領域
、44a、44bはP0型分離領域、45.46はn−
型半導体層、47゜48はP型拡散領域、49.50は
n+型拡散領域、51a、51bは誘電体領域である分
離用酸化物領域、Vttは電源端子で、通常最低電位が
与えられる。
以下、従来の静電破壊防止装置の動作について説明する
。正のサージ電圧が入力端子31に加わった場合、この
サージ電流は電流制限用抵抗体33によって制限された
のち、入力NPN)ランジスタ32に流れ込む。このと
き入力トランジスタ32は、ベース・エミッタ接合、ベ
ース・コレクタ接続が順方向にバイアスされるので比較
的サージ耐圧が高い。
一方、負のサージ電圧が入力端子31に印加された場合
、P型拡散領域47、no型拡散領域49とから形成さ
れろ静電破壊防止用ダイオード34により、電源端子V
ttから入力端子31へ放電される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来の静電破壊防止装置は、静電保護ダイ
オードとして半導体集積回路装置に形成されるトランジ
スタの接合を用いているが、半導体集積回路装置の高速
化とともにその接合の深さが浅くなる傾向にあるため、
静電破壊防止用ダイオードが破壊されやすくなるという
問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、正負のサージ電圧に対する静電破耐量の高い半導
体集積回路装置の静電破壊防止装置を得ることを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体集積回路装置の静電破壊防止装置
は、半導体集積回路装置が構成される半導体基板上に、
電流制限用の抵抗体と、上記半導体基板の一部をアノー
ドとする、負のサージに対する第1の静電破壊防止用ダ
イオードとを設けたものにおいて、上記半導体基板の一
部をエミッタ、第1の静電破壊防止用ダイオードのカソ
ードの一部をベース、電流制限用抵抗体の一部をコレク
タとする縦型構造を負のサージに対する静電破壊防止用
トランジスタとし、更に正のサージに対する第2の静電
破壊防止用ダイオードを形成するようにしたものである
。
〔作用〕
この発明においては、正のサージ電圧が加わった場合に
は第2の静電破壊防止用ダイオードを介して放電が行わ
れ、負のサージ電圧が加わった場合には第1の静電破壊
防止用ダイオード及び静電破壊防止用トランジスタを介
して放電が行われるから、半導体集積回路装置の接合が
浅くなっても入力トランジスタが破壊されにくくなる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明の一実施例による半導体集積回路装置の静
電破壊防止装置の構成を示す断面図で、図において、1
1はP−型半導体基板、12.13は半導体埋込領域で
ある高不純物濃度のn゛型埋込碩域(第2導電型の第1
.第2の埋込領域)、14a、14bはP0型分離領域
、15゜16は低不純物濃度のn−型半導体層(第2導
電型の第1.第2の半導体層)(17,18は高不純物
濃度のn°型拡散領域(第2導電型の第3゜第4の半導
体領域)、19.20はP型拡散領域(第1導電型の第
1.第2の半導体領域)、21a、21b、21cは誘
電体領域である分離用酸化物領域、1は入力端子、VC
Cは第1の電源端子、Vatは最低電位が与えられる第
2の電源端子である。
ここで、電源端子VCC及びvoに印加される電圧は同
一基板上に形成される論理回路の構成に依存するが、電
流切替え型回路の場合には通常VCCを接地電位とし■
。に負電位が与えられる。
また、第2図は第1図に示した静電破壊防止装置の等価
回路で、第1図と同一符号は同一部分を示し、2は第1
の静電破壊防止用ダイオード、3は第2の静電破壊防止
用ダイオード、4は静電破壊防止用PNP )ランジス
タ(静電破壊防止用バイポーラトランジスタ)、5は電
流制限用抵抗体、6は入力NPN)ランジスタである。
第1図および第2図から明らかなように、P型拡散領域
19は電流制限用抵抗体5となり、n゛゛拡散領域17
とn゛型型埋領領域12P−型半導体基板11とから第
1の静電破壊防止用ダイオード2が形成され、P型拡散
領域20とn−型半導体N16とn゛型型埋領領域13
n1型拡散領域18とから第2の静電破壊防止用ダイオ
ード3が形成され、P−型半導体基板11をエミッタ、
n−型半導体層15をベース、P型拡散領域19をコレ
クタとする静電破壊防止用PNP )ランジスタ4が形
成されている。
以下、第2図を参照して動作について説明する。
正のサージ電圧が入力端子1に加わった場合、第2の静
電破壊防止用ダイオード3によって入力端子lから第1
の電源端子VCcへ放電する。この放電によって、電流
制限用抵抗体5を介して入力NPN)ランジスタロに流
れ込む電流が大幅に減少するため、入力NPN)ランジ
スタロは静電破壊から免れる。
一方、負のサージ電圧が入力端子1に加わった場合、第
1の静電破壊防止用ダイオード2によって電源端子v0
から入力端子1への放電が起こるとともに、静電破壊防
止用PNP )ランジスタ4によっても電源端子v0か
ら入力端子への放電が起こる。この放電によって、入力
NPN)ランジスタロ及び電流制限用抵抗体5に流れる
電流が大幅に減少するため、入力NPN)ランジスタロ
は静電破壊から免れる。
このように、本実施例によれば正のサージに対する保護
素子として第2の静電破壊防止用ダイオードを設け、か
つ負のサージに対する第1の静電破壊防止用トランジス
タによるサージ保護能力の不足分を縦型PNP )ラン
ジスタを設けて補うようにしたので、半導体集積回路の
入力トランジスタを正、負両方のサージから充分保護す
ることができ、しかもその保護手段を構成する層を、可
能な限り複数の素子で共用するように構成したので、占
有面積を殆ど増大させることなく保護手段の機能向上を
達成できた。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、半導体集積回路装置
が構成される半導体基板上に、電流制限用抵抗体と負の
サージに対する保護素子としての第1のダイオードと縦
型PNP トランジスタ及び正のサージに対する保護素
子としての第2のダイオードを形成するようにしたので
、半導体集積回路装置の高速化に伴って接合が浅くなっ
ても入力トランジスタが過電流によって破壊されにくく
なるうえ、特別な製造工程を用いることなく半導体集積
回路装置の静電破壊防止装置の静電破壊耐量を高く出来
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による半導体集積回路装置
の静電破壊防止装置の構成を示す断面図、第2図は第1
図に示した静電破壊防止装置の等価回路図、第3図は従
来の半導体集積回路装置の静電破壊防止装置の構成を示
す回路図、第4図は第3図に示した従来の静電破壊防止
装置の構成を示す断面図である。 図において、1.31は入力端子、2.34は第1の静
電破壊防止用ダイオード、3は第2の静電破壊防止用ダ
イオード、4は静電破壊防止用PNPI−ランジスタ(
静電破壊防止用バイポーラトランジスタ)、5.33は
電流制限用抵抗体、6゜32は入力NPN)ランジスタ
、11.41はP−型半導体基板、12.13,42.
43はn+型型埋領領域14a、14b、14c、、4
4a、44bはP゛型分離領域、15.16.45.4
6はn−型半導体層、17.18は深いn゛型拡散領域
、19.20.47.48はP型拡散領域、21 a、
  21 b、  21 c、  51 a、  5 
l bは分離用酸化物領域である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第1図 第2図 2: ゛第1の1争iる支!pカ上用グイオード゛3:
#zの静を石良環助上用夕′イオード゛4: I!を毛
皮V方寸二用PNPI−ランジスク5:を九制限用低抗
体 6; 入力NPN)ランジスタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型半導体基板上に形成され、該半導体基
    板の一部をアノード領域とする第1の静電破壊防止用ダ
    イオードと、 該半導体基板の一部をエミッタ領域とする第1導電型の
    静電破壊防止用バイポーラトランジスタと、 電流制限用抵抗体及び第2の静電破壊防止用ダイオード
    とを備え、 上記第1の静電破壊防止用ダイオードのカソード、バイ
    ポーラトランジスタのベース及びコレクタ、抵抗体の一
    端並びに第2の静電破壊防止用ダイオードのアノードが
    入力端子に共通接続され、上記第2の静電破壊防止用ダ
    イオードのカソードが第1の電源端子に接続され、 上記半導体基板が第2の電源端子に接続されるとともに
    上記抵抗体の他端が上記半導体基板上に同時に形成され
    た、所望の回路を構成するバイポーラトランジスタのベ
    ースに接続されて成ることを特徴とする半導体集積回路
    装置の静電破壊防止装置。
  2. (2)上記半導体基板上には互いに誘電体領域で電気的
    に分離された低不純物濃度の第2導電型の第1及び第2
    の半導体層が形成され、 上記第1の半導体層と上記半導体基板との境界部の一部
    領域には高不純物濃度の第2導電型の第1の半導体埋込
    領域が形成され、 上記第2の半導体層と上記半導体基板との境界部全面に
    は第2導電型の第2の半導体埋込領域が形成され、 上記第1及び第2の半導体層の表面部にはそれぞれ第1
    導電型の第1及び第2の半導体領域が形成され、 上記第1及び第2の半導体層の表面部からそれぞれ上記
    第1及び第2の半導体埋込領域までを接続すべく高不純
    物濃度の第2導電型の第3及び第4の半導体領域が形成
    されてなり、 上記第1の半導体領域を上記電流制限用抵抗体とすると
    ともに、 上記半導体基板及び上記第1の半導体埋込領域により該
    半導体基板の一部をアノード、該第1の半導体埋込領域
    をカソードとする上記第1の静電破壊防止用ダイオード
    を構成し、上記半導体基板、上記第1の半導体層、上記
    第1の半導体領域により該半導体基板をエミッタ、該第
    1の半導体層をベース、該第1の半導体領域をコレクタ
    とする縦型構造の上記静電破壊防止用バイポーラトラン
    ジスタを構成し、 上記第2の半導体領域及び上記第2の半導体層により該
    第2の半導体領域をアノード、該第2の半導体層をカソ
    ードとする上記第2の静電破壊防止用ダイオードを構成
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体集積回路装置の静電破壊防止装置。
  3. (3)上記第3の半導体領域と上記第1の半導体領域の
    一端と上記第2の半導体領域とが共通接続されるととも
    に上記入力端子に接続され、 上記第1の半導体領域の他端が上記半導体基板上に同時
    に形成された所望の回路を構成するバイポーラトランジ
    スタのベースに接続され、 上記第4の半導体領域が上記第1の電源端子に接続され
    、 上記半導体基板が上記第2の電源端子に接続されて成る
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記
    載の半導体集積回路装置の静電破壊防止装置。
  4. (4)上記第1の電源端子が接地電位に設定されるとと
    もに上記第2の電源端子が負電位に設定されて成ること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項のいず
    れかに記載の半導体集積回路装置の静電破壊防止装置。
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