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JPH02214164A - 入力保護回路を備えたmosfet - Google Patents

入力保護回路を備えたmosfet

Info

Publication number
JPH02214164A
JPH02214164A JP3558089A JP3558089A JPH02214164A JP H02214164 A JPH02214164 A JP H02214164A JP 3558089 A JP3558089 A JP 3558089A JP 3558089 A JP3558089 A JP 3558089A JP H02214164 A JPH02214164 A JP H02214164A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
region
type
voltage
breakdown
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
Application number
JP3558089A
Other languages
English (en)
Inventor
Akiyasu Yokosuka
横須賀 章泰
Yutaka Yoshida
豊 吉田
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP3558089A priority Critical patent/JPH02214164A/ja
Publication of JPH02214164A publication Critical patent/JPH02214164A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、lチップ内に絶縁ゲート電界効果トランジス
タとこのゲート破壊を防止すべき入力保護回路を備えた
MOSFETに関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の人力保護回路を備えたMOSFETの回
路構成は、第4図に示すように、保護すべき絶縁ゲート
電界効果トランジスタMと、人力電極INとゲート電極
Gとの間に接続された電流制限抵抗Rと、カンードがゲ
ート電極Gに接続されると共にアノードが接地されたゲ
ート電圧制限ダイオードDとからなる。かかる構成の回
路において、入力電極INに絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタMのゲート酸化膜破壊電圧Vll+より大のサー
ジ電圧が印加した場合、ゲート電圧はその破壊電圧VI
Gより低いブレイクダウン(降伏) 電圧(vo) を
持つゲート電圧制限ダイオードDのブレイクダウンによ
って抑制され、これによりゲ・−ト酸化膜の破壊が防止
される。電流制限抵抗りはゲート電圧制限ダイオードD
のブレイクダウン時の電流を制限し、接合破壊を防止す
るものである。
上記のゲート電圧制限ダイオードDの半導体構造は、第
5図及び第6図に示す構造で、p型基板l上にn+型埋
込層2を挟んで形成されたn−型工ピタキシャル層をア
イソレイション3で分離して得られた画成領域4に作り
込まれている。5はn+型埋込層2に接するp−型拡散
層で、このp−型拡散層5内にはn+領領域カソード領
域6とこれを囲む p+領領域アノード領域7とが形成
されている。カソード領域6に接続するカソード領域6
aは他の画成領域に作り込まれた絶縁ゲート効果トラン
ジスタ(図示せず)のゲート電極に接続され、アノード
領域7に接続するアノード電極7aは接地されている。
また画成領域4のn−型エピタキシャル層にはp−型拡
散層5を囲むn+型拡散領域8が形成され、これには電
源電極8aが接続されている。ゲート電圧制限ダイオー
ドDのpn接合は p−型拡散層5とカソード領域6と
の接合であり、そのブレイクダウン電圧Vanは例えば
p−の不純物濃度2 xlO”/ cj、  n+の不
純物濃度lXl0”/cstのときV++o::25V
である。
〔発明が解決しようとする課題〕
デバイスの微細化及び高速化に伴い、絶縁ゲート電界効
果トランジスタMのゲート酸化膜の厚さは薄くなる傾向
にある。ゲート酸化膜の厚さが薄くなるに従い、その破
壊電圧VIGは低下する。例えば、膜厚1000人では
Via:100V、膜厚250人でIt V ma :
25 Vである。
ところで、上記のゲート電圧制限ダイオードDのブレイ
クダウン電圧v0は25V程度で、膜厚250人の絶縁
ゲート電界効果トランジスタの破壊電圧VIGと等しく
なるので、人力電極INにサージ電圧が印加すると、ゲ
ート電圧が破壊電圧VIIGまで上昇し、ゲート破壊が
引き起こされる。
そこでゲート電圧制限ダイオードDのブレイクダウン電
圧を下げることが必要となるが、その方法としては、 
p−型拡散層5又はカソード領域6の不純物濃度を変更
する方法やカソード領域6とアノード領域7との間隔を
狭くする方法が考えられる。しかしながら、不純物濃度
の変更は絶縁ゲート電界効果トランジスタ自体のデバイ
ス特性に影響を与えたり、新たな拡散工程及びマスクの
追加を余儀なくする。またカソード領域6とアノード領
域7との間隔を狭くすることは、マスクずれ等によりブ
レイクダウン電圧の信頼性・バラツキの問題が生じる。
そこで、本発明の課dは、作り込み構造を変更したゲー
ト電圧制限ダイオードを採用することにより、絶縁ゲー
ト電界効果トランジスタのデバイス特性に影響なく、ま
た新たな工程の追加もなく、しかもブレイクダウン電圧
の信頼性を維持したまま、低ブレイクダウン電圧のゲー
ト電圧制限ダイオードを有する入力保護回路を備えたM
OSFETを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明の講じた手段は、 
p−型拡散層内にカソード領域及びアノード領域を形成
するのではなく、そのp−型拡散層のないエピタキシャ
ル層に形成された横型トランジスタのエミッタ/コレク
タ・ダイオードをゲート電圧制限ダイオードとするもの
である。
〔作用〕
かかる手段によれば、比較的に不純物濃度が低い第2導
電型のエピタキシャル層内にこれと逆導電型のカソード
領域とアノード領域を有するゲート電圧制限ダイオード
が形成されているので、ブレイクダウン電圧を例えば2
5V以下に設定することができ、ゲート破壊以前にブレ
イクダウンを起こすことができる。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
第1図は、本発明の一実施例の半導体構造の平面図で、
第2図は、第1図中のII−II線で切断した状態を示
す切断矢視図である。なお、第1図及び第2図において
第5図及び第6図に示す部分と同一部分には同一参照符
号を付しである。
p型基板l上にはn+型埋込層2を挟んでn−型エピタ
キシャル層10が形成されている。 n−型エピタキシ
ャル層10は p+型のアイソレイション3によって画
成領域とされている。この画成領域10内には横型PN
P )ランジスタのベース領域拡散工程を除いて作り込
まれた p1型のエミッタ領域11とこれを囲む p”
型のコレクタ領域12が形成されている。両領域11.
12の形成は絶縁ゲート電界効果トランジスタ(図示せ
ず)の製造プロセスと同時に行われる。エミッタ領域1
1はエミッタ電極11aを介して他の画成領域に作り込
まれた絶縁ゲート電界効果トランジスタ(図示せず)の
ゲート電極に接続されており(第3図参照)、ゲート電
圧制限ダイオードのカソード領域として作用する。
また、コレクタ領域12はコレクタ電極12aを介して
接地されており(第3図参照)、ゲート電圧制限ダイオ
ードのアノード領域として作用する。なお、13はシリ
コン酸化膜で、14はLOCO3(ロコス)である。本
実施例の場合、 n−型エピタキシャル層10の不純物
濃度は1.5xlOtsで、エミッタ領域11及びコレ
クタ領域12の不純物濃度は5,0XIO”であり、ベ
ース開放のコレクタ・エミッタ耐圧はBVcto:IO
Vである。
第3図は、本実施例の回路構成図で、pはゲート電圧制
限ダイオードとして機能するベース開放の横型PNP 
)ランジスタを示し、エミッタEはゲート電極Gに接続
され、コレクタCは接地されている。
このように、電圧制限ダイオードとしてベース開放の横
型PNP )ランジスタpがn−型エピタキシャル層l
O内に形成されているため、そのコレクタ・エミッタ耐
圧BVC!◎がゲート酸化膜破壊電圧VIOより小さい
。このため、ゲート電圧を常に破壊電圧v0より低く抑
えることができ、ゲート破壊を防止することができる。
また、横型PNPトランジスタpをゲート電圧制限ダイ
オードとして用いたため、 p+型のエミッタ領域11
とコレクタ領域12の形成は絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタの製造プロセスと同時に行われるので、デバイス
特性が影響されず、新たな工程やマスクの追加もなく、
またエミッタ領域11とコレクタ領域12との間隔を特
段狭くする必要もない。更に、従来のようなp−型拡散
層5(第6図参照)を形成せずに、n−型エピタキシャ
ル層の画成領域10の全領域を利用できるので、単一画
成領域10内に複数の横型PNP )ランジスタ即ちゲ
ート電圧制限ダイオードを形成できる。このため、チッ
プ面積の縮小化又は高密度集積化を図ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る入力保護回路を備え
たMOSFETは、人力保護回路のゲート電圧制限ダイ
オードとして横型トランジスタのエミッタ/コレクタ・
ダイオードをエピタキシャル層の画成領域に形成したも
のであるから、次の効果を奏する。
■従来に比し低いブレイクダウン電圧を持つゲート電圧
制限ダイオードが実現されるから、ゲート電圧をゲート
酸化膜破壊電圧より常に低く抑えることができ、ゲート
酸化膜の薄膜化に伴うゲート破壊を有効的に防止できる
■絶縁ゲート電界効果型トランジスタの形成プロセスと
同時にゲート電圧制限ダイオードを作り込むことが可能
であるから、絶縁ゲート電界効果型トランジスタ自体の
特性が損われず、また新たな工程やマスクの増加を必要
とせず、しかもエミッタ領域とコレクタ領域との間隔を
特に狭く微細化する必要もない。
■更に、エピタキシャル層の画成領域全体を横型トラン
ジスタの作成に利用できるから、同一画成領域内に複数
のゲート電圧制限ダイオードを形成でき、チップ面積縮
小化又は高密度集積化の利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の半導体構造を示す平面図で
ある。 第2図は第1図中の■−■線で切断した状態を示す切断
矢視図である。 第3図は同実施例の回路構成図である。 第4図は従来の入力保護回路を備えたMOSFETの一
例を示す回路構成図である。 第5図は同従来例の半導体構造を示す平面図である。 第6図は第5図中のVl−Vl線で切断した状態を示す
切断矢視図である。 l p型基板、2n+型埋込層、 3 アイソレイショ
ン、1On−型エピタキシャル層の画成領域、llp+
型のエミッタ領域(ゲート電圧制限ダイオードのカソー
ド領域) 、11a エミッタ電極、12・p+型のコ
レクタ領域(ゲート電圧制限ダイオードのアノード領域
)、12a   コレクタ電極、p ベース開放の横型
PN’P)ランジスタ(ゲート電圧制限ダイオード)、
M  −MOS F E T、 R第 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)第1導電型基板上に第2導電型埋込層を挟んで形成
    された第2導電型エピタキシャル層をアイソレイション
    で分離画成した画成領域を有し、該画成領域内に作り込
    まれた絶縁ゲート電界効果トランジスタと、他の画成領
    域内に作り込まれたゲート電圧制限ダイオードと、入力
    電極と該絶縁ゲート電界効果トランジスタのゲート電極
    との間に接続された電流制限抵抗とを合む入力保護回路
    を備えたMOSFETにおいて、 該ゲート電圧制限ダイオードは横型トランジスタのエミ
    ッタ/コレクタ・ダイオードであることを特徴とする入
    力保護回路を備えたMOSFET。
JP3558089A 1989-02-15 1989-02-15 入力保護回路を備えたmosfet Pending JPH02214164A (ja)

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JP3558089A JPH02214164A (ja) 1989-02-15 1989-02-15 入力保護回路を備えたmosfet

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JP3558089A JPH02214164A (ja) 1989-02-15 1989-02-15 入力保護回路を備えたmosfet

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JP (1) JPH02214164A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5212618A (en) * 1990-05-03 1993-05-18 Linear Technology Corporation Electrostatic discharge clamp using vertical NPN transistor
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