JPS63236362A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS63236362A
JPS63236362A JP62070656A JP7065687A JPS63236362A JP S63236362 A JPS63236362 A JP S63236362A JP 62070656 A JP62070656 A JP 62070656A JP 7065687 A JP7065687 A JP 7065687A JP S63236362 A JPS63236362 A JP S63236362A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
power supply
semiconductor device
drain
power source
Prior art date
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Pending
Application number
JP62070656A
Other languages
English (en)
Inventor
Michiharu Yomo
四方 道治
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
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Publication of JPS63236362A publication Critical patent/JPS63236362A/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]
    • H10D89/601Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs

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】 産業上の利用分野 本発明は、高集積化されたMO3型トランジスタを基本
構成要素として構成された半導体装置の電源端子におけ
る対静電保護回路に関するものである。
従来の技術 近年、半導体装置の高集積化大規模化に伴い、MOSト
ランジスタのゲート酸化膜の薄膜化、浅い不純物拡散の
使用が進み、入力端子や電源端子の静電破壊耐圧が低下
する傾向にあり、これらに対し設計段階から注意を払う
必要性が高まってきた。このうち、特に電源端子に関し
ては、通常入力端子に対する静電保護として用いられて
いる保護抵抗の使用が困難であるなど不利な条件が多(
、このため、従来から電源端子保護のための有効な手段
が待望されていた。
以下に、従来の半導体装置について説明する。
第4図は従来の半導体装置の電源端子保護回路の例を示
すものである。第4図において2は、半導体装置を示し
、1は複数個のMOSトランジスタからなる内部回路で
あり、ここでは模式的にNチャネルMOSトランジスタ
Ql、 Q2. Q3. Q4で構成される回路を示し
た。A及びBは入力端子であり、VSSは接地電位の電
源、VCCは正電位の電源である。トランジスタQ5は
、静電破壊に対する保護用のトランジスタであり、ゲー
ト、ソース電極が接地電位の電源VSSに、ドレイン電
極が正電位の電極VCCに接続されている。コンデンサ
C1は、半導体装置内部の配線間容量などで構成される
浮遊容量である。
第5図は、第4図の半導体装置の主要構成要素であるN
チャネルMOSトランジスタの主要部分の断面構造を模
式的に示したものである。第5図で、21はゲート電極
である。22はドレイン電極でここではn型不純物拡散
層により形成されている。23はソース電極で、22と
同様にn型である。24はP型基板(不純物濃度:Na
(cm−3>、25はゲート絶縁膜である。前述のよう
に、第4歯のQl、 Qj!、 Ql、 Q4およびQ
sが全て第5図の構造を有する。
以上のように構成された半導体装置について電源に静電
気が印加された場合の動作を以下で説明する。
まず、第4図の半導体装置の両室源vcc、 VS2間
に静電気が印加された場合の状況を模擬的に第6図のよ
うに考える。第6図は、静電気印加時の等価回路であり
、2が第4図示の半導体装置(入力A、Bは開放とする
)、VESは外部直流電圧源、CESは、外部コンデン
サ、Slは、スイッチである。またR+は、半導体装置
の電源に直列に入る配線抵抗である。ここで、時刻to
以前ではスイッチS1は第6図の接点aの位置にあり、
時刻t。
以後、接点すの位置に切り換わるとする。この場合、時
刻to以前に外部コンデンサCESに、蓄積されていた
電荷、QES(= QESX VES)が、時刻toに
スイッチS+が接点すの位置に切り換わることで、半導
体装置2へ向かって放電される。このときの正電位電源
VCCの電位変化を模式的に示したのが第7図である。
第7図において時刻to〜tlの期間は、第6図のコン
デンサCESに蓄積された電荷が、抵抗Rトを通して半
導体装置2の中の浮遊容量C+(第4図)に転送されて
ゆく過程を示している。次に時刻t1において、正電位
電源VCCの電位がドレイン耐圧VBD(第5図のトラ
ンジスタにおけるゲート電圧が0■の時のドレイン耐圧
)に達すると、半導体装置2の内部回路中のトランジス
タ(第4図のQl、Qlただし、入力端子A。
Bは、開放としているため、静電気印加時はOvとみな
せる)および保護トランジスタ(第4図のQs)におい
て、ブレークダウン電流(第5図のドレイン−基板間電
流、パンチスルーが発生する場合は、ドレイン−ソース
間にも電流が流れる)が流れ、外部コンデンサCESに
蓄積されていた。電荷は速やかに放電される(放電完了
は時刻t2)。
ここで、時刻jl+j2間の放電期間が長かったり、こ
の間の正電位電源VCCの電位上昇が大きいと、例えば
、第4図のトランジスタQ+での電力消費が許容値を越
え、その結果、トランジスタが破壊してしまう。そこで
、第4図の保護トランジスタQ5として充分に電流容量
の大きなものく例えば、ゲート幅が大きなもの)を用い
ることで、時刻t1−.t2間の時間短縮、ピーク電圧
低減が実現でき、その結果、上記のような破壊に至る外
部コンデンサCBSの電荷の最低値すなわち、印加電圧
VESの最低値が高(、半導体装置2の静電破壊耐圧が
向上する。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の従来の構成では保護トランジスタ
Q5と内部回路を構成するトランジスタQ I= Q 
4とが同一の構造(第5図)であるため、ドレイン耐圧
(第7図のVeo)も等しくなる。従って、静電気印加
時に、内部回路中のトランジスタを流れる電流がゼロに
はならず、外部コンデンサCESや外部直流電圧源VE
Sが大きい場合には、内部回路のトランジスタを流れる
電流が許容値を上回り、破壊へと至るという問題点を有
していた。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、静電気
印加時に内部回路を構成するトランジスタにおけるブレ
ークダウン電流が流れず、静電破壊耐圧を飛躍的に高く
できる静電保護回路を備えた半導体装置を提供すること
を目的とする。
問題点を解決するため′の手段 この目的を達成するために本発明の半導体装置は、電源
端子の静電気保護用トランジスタとして内部回路を構成
するトランジスタに比べてドレイン近傍の基板不純物濃
度の高いものを備えた構成となっている。
作用 この構成によって電源端子の静電気保護用トランジスタ
のトレイン耐圧を内部回路を構成するトランジスタのド
レイン耐圧より低くすることができる。その結果、静電
気印加時に内部回路では、ブレークダウン電流をゼロに
でき、保護トランジスタの電流容量を十分大きく設定す
ることで、静電破壊耐圧の飛躍的向上が実現できる。
実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。
第1図は、本発明の一実施例における半導体装置の電源
端子保護回路の回路構成を示すものである。第1図にお
いて、VCC,VSSはそれぞれ正電位、接地電位の電
源、1は内部回路、CIは内部電源間の浮遊容量であり
、これらは従来例の構成と同じである。ここで、第1図
のQ6は、電源端子保護トランジスタであり、ドレイン
電極が正電位の電源VCCに接続され、ゲート電極とソ
ース電極が接地電位の電源VSSに接続されていること
は従来例と同じであるが、構造が従来例と異なる。
すなわち、第2図の断面構造図に示すようにトランジス
タQ6では、24で示した基板の表面付近にイオン注入
などの方法により、26で示した窩濃度領域を設け(N
A’、NAはそれぞれ24.26の領域の不純物濃度で
ありNA’>NA)22のドレイン近傍の基板濃度を第
5図の従来例の場合より高くしている。なお、第2図に
おいて、21はゲート、22はドレイン、23はソース
、25はゲート絶縁膜であり従来例と同様である。第2
図に例示されるような構造のトランジスタを電源端子保
護用にのみ用い、他の内部回路中のトランジスタは従来
通りの構造(第5図)とすることで、第1図のトランジ
スタQ6のドレイン耐圧(Vno’)は1の内部回路内
のトランジスタ(Ql、Q3など)のドレイン耐圧(V
BD)より低くなる。この場合の、ドレイン耐圧は、第
2図、第5図のドレイン電極22近傍の基板表面での電
界強度が大きいほど低(なる。従って、ドレイン近傍の
基板不純物濃度が濃くなると、この部分での空乏層幅が
小さくなり、その結果、ドレイン電極近傍の基板表面で
の電界強度が太き(なり、ドレイン耐圧が下がることに
なる。第1図の半導体装置に対して、従来例の説明の際
に示した第6図の等価回路で代表できるような静電気を
印加した場合の正電位の電源VCCの電位変化を第3図
で模式的に示す。第3図の時刻toは、第7図の場合と
同様に第6図においてスイッチS1がaからb−8切り
換る時刻である。第3図で示すように、第2図の構造を
有するトランジスタを第1図のQ6として用いた場合は
、VCCがQ6のドレイン耐圧VIID’以上になると
トランジスタQ6でブレークダウン電流が流れ(時刻t
l゛〜t2’の間)第6図の外部コンデンサCESに蓄
積された電荷はこの時放電されてしまい、トランジスタ
Q6のデバイスサイズ(ゲート幅など)を適当な値に設
定することで、正電位電源VCCが内部回路中のトラン
ジスタ<Ql、 Q3)一つ1 のドレイン耐圧(Veo)以上に上昇するのを防止する
ことができる。このように第1図の実施例においては、
静電気印加時の内部回路でのブレークダウン電流をゼロ
におさえることが可能となり、トランジスタQ6のデバ
イスサイズを最適化し、十分な電流容量さえ確保してお
けば、半導体装置の電源端子における静電破壊耐圧を飛
躍的に高くすることができる。
なお、本実施例では、NチャネルM OSの場合につい
て説明したが、PチャネルMO3、またはCMOSの場
合にも本発明が適用できることは言うまでもない。
発明の効果 本発明は、電源端子に対する静電気への保護トランジス
タとして、内部回路中のトランジスタよりも、ドレイン
近傍の基板不純物濃度が濃いトランジスタを採用するこ
とにより、保護トランジスタの静電気吸収効率を大きく
改善することができ、電源端子の静電破壊耐圧が高い。
半導体装置の容易な実現を可能にする。その結果、高I
I化された半導体装置においても、高い信頼性を得るこ
とができるようになり、その実用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における半導体装置の回路図
、第2図は第1図の回路中における保護トランジスタの
断面構造図、第3図は第1図の半導体装置の電源に静電
気を印加した際の電源電位波形図、第4図は従来例の半
導体装置の回路図、第5図は第4図の回路中におけるト
ランジスタの断面構造図、第6図は半導体装置の電源に
静電気を印加する際の等価回路図、第7図は第4図の半
導体装置の電源に静電気を印加した際の電源電位波形図
である。 Q1〜Q6・・・・・・MOSトランジスタ、cl、c
l!s・・・・・・コンデンサ、R1・・・・・・抵抗
、Sl・・・・・・スイッチ、Veer vss・・・
・・・電源ノード、VES・・・・・・電源電圧、Nビ
・・・・・回路ノード、A、B・・・・・・入力ノード
、1・・・・・・内部回路ブロック、2・・・・・・半
導体装置、21・・・・・・ゲート電極、22.23.
26・・・・・・不純物拡散層、24・・・・・・基板
、25・・・・・・絶縁膜。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名第 1 図 第2図 ?乙?4 第3図 cb 第4図 ?

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板上に形成された複数個のMOS型トランジス
    タと、前記複数個のトランジスタの電源を与える第1の
    接地電位の電源と、第2の正電位の電源と、ゲート電極
    及びソース電極が前記第1の電源に接続されドレイン電
    極が前記第2の電源に接続された第1のMOSトランジ
    スタとを有してなり、前記第1のMOSトランジスタの
    ドレイン電極近傍の基板不純物濃度を前記複数個のMO
    Sトランジスタのドレイン電極近傍の基板不純物濃度よ
    り高くしたことを特徴とする半導体装置。
JP62070656A 1987-03-25 1987-03-25 半導体装置 Pending JPS63236362A (ja)

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JP62070656A JPS63236362A (ja) 1987-03-25 1987-03-25 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP62070656A JPS63236362A (ja) 1987-03-25 1987-03-25 半導体装置

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JPS63236362A true JPS63236362A (ja) 1988-10-03

Family

ID=13437915

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JP62070656A Pending JPS63236362A (ja) 1987-03-25 1987-03-25 半導体装置

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JP (1) JPS63236362A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010119653A1 (ja) * 2009-04-15 2010-10-21 パナソニック株式会社 半導体装置及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010119653A1 (ja) * 2009-04-15 2010-10-21 パナソニック株式会社 半導体装置及びその製造方法

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