JPH02214164A - 入力保護回路を備えたmosfet - Google Patents
入力保護回路を備えたmosfetInfo
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- 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
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- Japan
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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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3558089A JPH02214164A (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 入力保護回路を備えたmosfet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3558089A JPH02214164A (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 入力保護回路を備えたmosfet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02214164A true JPH02214164A (ja) | 1990-08-27 |
Family
ID=12445709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3558089A Pending JPH02214164A (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 入力保護回路を備えたmosfet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02214164A (ja) |
Cited By (3)
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 |
US5293057A (en) * | 1992-08-14 | 1994-03-08 | Micron Technology, Inc. | Electrostatic discharge protection circuit for semiconductor device |
JP2011142242A (ja) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Panasonic Corp | Esd保護素子、半導体装置およびプラズマディスプレイ装置 |
-
1989
- 1989-02-15 JP JP3558089A patent/JPH02214164A/ja active Pending
Cited By (5)
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 |
US5293057A (en) * | 1992-08-14 | 1994-03-08 | Micron Technology, Inc. | Electrostatic discharge protection circuit for semiconductor device |
USRE36024E (en) * | 1992-08-14 | 1999-01-05 | Micron Technology, Inc. | Electrostatic discharge protection circuit for semiconductor device |
JP2011142242A (ja) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Panasonic Corp | Esd保護素子、半導体装置およびプラズマディスプレイ装置 |
US8823106B2 (en) | 2010-01-08 | 2014-09-02 | Panasonic Corporation | ESD protective element and plasma display including the ESD protective element |
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