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CN1020027C - 一种利用npn晶体管锁闩电压的横向pnp晶体管 - Google Patents

一种利用npn晶体管锁闩电压的横向pnp晶体管 Download PDF

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Abstract

一种利用NPN晶体管的锁闩电压的横向PNP晶体管，用NPN晶体管的集电极和发射极之间的锁闩电压替代PNP晶体管的击穿电压，其中在P型扩散层内部形成一个n+型扩散层并作为公共端，因此在静电放电路径提高了静电耐压能力。

Description

本发明涉及一种利用NPN型晶体管锁闩电压的横向PNP型晶体管，更具体地说，涉及这样一种晶体管，其中，在发射极或集电极内部形成n+扩散层，利用NPN型晶体管集电极-发射极锁闩电压（latch Voltage）释放静电（即使静电是加于PNP晶体管的基极的）来提高静电耐压性能。
在传统的横向PNP型晶体管中，如图1所示，n+型埋层11与n-型外延层12被置于p-型衬基上，作为发射极的P型扩散层13，作为集电极的P型扩散层14和作为基极的n+型扩散层15形成于n-型外延层12上。然后在这些扩散层上通过各自的接触孔形成电极13′、14′、15′。在图1中，标号16显示的是器件隔离层。
在此结构中，当静电加于横向PNP晶体管的基极时，静电的放电路径是由基极15和集电极14之间的路径或基极15与发射极13的路径构成的。
然而，众所周知，在放电路径形成的击穿电压电压越高，器件很容易被越低的静电电压损坏。
在实际当中，基极15与集电极14之间的击穿电压BVCBO和基极15与发射极13之间的击射电压BVEBO与高压一起形成，于是便产生这样的问题，即，器件被一个低静电电压损坏。
于是，本发明的目的就是提供一个横向PNP晶体管，通过利用NPN型晶体管的集电极和发射极之间的锁闩电压（Latch Voltage）来取代横向PNP型晶体管基极与集电极之间的击穿电压BVCBO和基极与发射机之间的击穿电压BVEBO来改善静电极穿。
根据本发明的原则，应该注意到的是在形成静电放电路径时，如果击穿电压是在较低电压下形成的，则静电耐压会增加。更具体地说，就是横向PNP型晶体管的击穿电压BVCBO和BVEBO被NPN型晶体管的发射极和集电极之间的锁闩电压LVCEO所取代，以提高静电耐压能力。为了实现这个目的，需要在对应于PNP型晶体管的发射区与集电压的扩散层内形成一个不同的n+型扩散层。
附图构成说明书的一部分并图示了本发明的最佳实施例。
图1是显示传统的横向PNP型晶体管的水平面和垂直方向结构示意图。
图2是显示根据本发明的横向PNP型晶体管的水平面和垂直方向结构示意图。
图3是显示根据本发明的横向PNP型晶体管的经过改进的水平面及垂直方向结构的示意图。
图4（a）是图2的等效电路。
图4（b）是图3的等效电路。
图5是用来说明图4（a）的等效电路应用于传统的OP放大器的输入端的电路结构的例子。
以下将通过参考附图对本发明进行详细描述。
图2显示了n+型扩散层根据本发明形成于横向PNP晶体管集 电区的结构。在图2中，n+埋层11和n-外延层12相继沉积在p-衬基上，于是，作为发射极的P型扩散层13，作为集电极的P型扩散层14作为基极的n+型扩散层15在n-型外延层12内各自形成。在作为集电极的P型扩散层14内形成n+型扩散层并与集电极电极14′相连。这里，图的下半部分显示的是横向PNP晶体管的垂直结构，图的上半部分显示的是横向PNP晶体管的水平结构。
图3显示了n+型扩散层按照本发明形成于横向PNP晶体管发射区内部的情况的结构。在此结构中，P-型衬基层10，n+型埋层11和n-型外延层12相继沉积，而且作为发射极的P型扩散层13，作为集电极的P型扩散层14及作为基极的n+型扩散层15是处于n-型外延层之内的。然后，在作为发射极的P型扩散层13内形成n+型扩散层构成发射极电极。
此外，图4（a）是图2的等效电路图。在图中，晶体管Q11的基极与集电极分别接于晶体管Q12的集电极与发射极。晶体管Q12的基极与集电极分别连接到公共端。晶体管Q11包括扩散层14作为集电极并且n+型扩散层20公共连接到晶体管Q11的集电极。
图4（b）是图3的等效电路图。晶体管Q21的基极和发射极分别接于晶体管Q2的集电极和发射极，晶体管Q22的基极和发射极各自连接公共端。晶体管21由图3所示的扩散层13、14 15构成，并且作为发射极的P型扩散层13和n+型层21共同接于晶体管Q21的发射极。
图5显示的是在图4（a）显示的结构基础上构成的差分放大 器。图5显示的结构是本发明应用于OP放大器输入部分的电路的电路。
在这个作为OP放大器输入电路的差分放大器中，晶体管Q2和Q3作为差分放大器的基本晶体管，晶体管Q4与Q5的发射极与集电极分别接于晶体管Q2与Q3的集电极和基极，晶体管Q4和Q5的基极与发射极各自接于公共端。晶体管Q2和Q3的集电极分别接于晶体管Q6和Q7的集电极，并通过Q6和Q7接于电阻R2和R3，晶体管Q6和Q7的基极连接在一起。晶体管Q3的输出提供给晶体管Q8，然后，晶体管Q8的输出再提供给OP放大器（图中未画出）。
在此例中，差分放大器包括晶体管Q2和Q4及晶体管Q3和Q5，它们具有图4（a）所示的结构并作为基本结构（如图5中A所示）。
以下，将参考图5的结构对本发明进行描述。
晶体管Q1的基极加有偏置电压，其发射极通过电阻R1接于电源电压VCC，于是，将电流提供给差分放大器。在图5中，电阻R4作为该输入电路的负载元件。
当正的静电压加于具有图2所示的结构的横向PNP晶体管的集电极14和基极15时，对传统的横向PNP晶体管而言，其放电路径的形成取决于击穿电压BVCBO。在本发明中，其放电路径是由NPN晶体管的锁闩电压LVCBO形成的。同时，横向PNP晶体管的击穿电压BVCBO比NPN晶体管的锁闩电压LVCEO高，所以在NPN晶体管Q12的锁闩电压LVCEO的放电路径的静电耐压比PNP晶体管Q11的击穿电压LVCBO的放电路径的静电耐压 高。
根据本发明，提供一种新型横向PNP晶体管，其在电路中起一个横向晶体管的作用，并提高了静电耐压能力。同样，前述的原则也将适用于如图3和图4所示的在发射区13内形成n+型扩散层的情况。
本发明如前述通过利用n+型扩散层而不是增加NPN晶体管，提供一种新的横向PNP晶体管，通过这种方法，增加了足够的静电耐压能力。

Claims (4)

1、一种利用NPN晶体管闩锁电压的横向PNP晶体管，该晶体管包括一个作为发射区的第一P型扩散层，一个作为基区的第一n+扩散层和一个作为集电区物第二P扩散层，其特征在于至少在两个所说的P型扩散层中的一个之内设置一个第二n+型扩散层，所说的设置了第二n+型扩散层的P型扩散层与其内所设置的第二n+型扩层具有一个公共引出端。
2、根据权利要求1的利用NPN晶体管闩锁电压的横向PNP晶体管，其中所述的设置了第二n+扩散层的P型扩散层是作为一个集电极。
3、根据权利要求1的利用NPN晶体管闩锁电压的横向PNP晶体管，其中所述的设置了第二n+扩散层的P型扩散层是作为一个发射极。
4、根据权利要求1的利用NPN晶体管闩锁电压的横向PNP晶体管，其中所述的设置了第二n+扩散层的P型扩散层是作为一个集电极和发射极，所述的n+型扩散层分别形成于后来作为集电极的P型扩散层和后来作为发射极的P型扩散层之内。
CN90109971A 1989-12-16 1990-12-15 一种利用npn晶体管锁闩电压的横向pnp晶体管 Expired - Lifetime CN1020027C (zh)

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