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JPS58192362A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

Info

Publication number
JPS58192362A
JPS58192362A JP57077097A JP7709782A JPS58192362A JP S58192362 A JPS58192362 A JP S58192362A JP 57077097 A JP57077097 A JP 57077097A JP 7709782 A JP7709782 A JP 7709782A JP S58192362 A JPS58192362 A JP S58192362A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
island
type
layer
transistor
resistance
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
JP57077097A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Miyazaki
行雄 宮崎
Masaharu Taniguchi
谷口 正治
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP57077097A priority Critical patent/JPS58192362A/ja
Priority to NL8301554A priority patent/NL8301554A/nl
Priority to DE19833316680 priority patent/DE3316680A1/de
Publication of JPS58192362A publication Critical patent/JPS58192362A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
    • H10D84/82Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
    • H10D84/83Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET]
    • H10D84/85Complementary IGFETs, e.g. CMOS
    • H10D84/854Complementary IGFETs, e.g. CMOS comprising arrangements for preventing bipolar actions between the different IGFET regions, e.g. arrangements for latchup prevention

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】 この発明は半導体集積回路装置、待に相Wa形MOS集
積回w/!r装置t(CMOBIC)の改良に関するも
のである。
0MO8ICはl丙it旭力が少なく励作電諒電出範白
が広いなどの利点をもっているので、近年急激に広く利
用されるようになつ友。しかし、この0MO8ICは同
一基板にpチャネルMO8)ランジスタ(p−MOI3
T)とnチャネルMO8トラ/ジスタ(n−MOET)
とが形成されるので、これを構成するp形拡敏層とn形
拡散層との閣で寄生バイポーラトラ/ジスクが形成され
、ラッチアップと呼ばれる0MO8IC独特の現象が生
じ、この現象の几めに素子の破壊が発生し、これがCM
OBICの最大の欠点といわれている。
第1図は0MO8回路の最小単位を示す回路図で、Aは
p −MOaTで、(101)はそのソース、(102
)はそのドレイン、Bはn −MOETで、  (10
3)はそのソース、(104)はそのドレインで、p 
−MOET Aのソー ス(101)は電源端子VDD
 ic%n −MOET B (D7−ス(103)は
鴫源端子VssK接続され、両MO8T A、Bのゲー
トは共通にへ力喝子工NiC接続され、p−MOET 
Aのドレイン(102)とn −MOET Bのドレイ
ン(104)とは共通に出力端子OUTに接続される。
42図は第1図の回路を実際に構成し友従来の0MO8
ICの構造を示す断面図で、(105)はn−形半導体
基板、(106)はn −MOBT B K形成するp
−形アイランド、(10))は絶縁層、(108)は金
属電極、(109)は−源端子V88のためのp十形コ
ンタクト層、(110)は電源端子VDDのためのn十
形コンタクト層である。
さて、このMO8工CではラッチアップIC関するバイ
ポーラトランジスタ及び抵抗が第2図に破線で示すよう
に寄生する。(11はI) −MOf3T Aのp十形
ソース領域(1ol)とn−形&41 (105)とp
−形アイランF (106)との間に形成されるpnp
 トランジスタ、(2)はp −MOBTムのp十形ド
レイン領域(102)とn−形A板(105)とp−形
アイランド(106)との間に形成されるpnp トラ
ンジスタ、(3)はn −MO8TBのn十形ソース領
域(103)とp−形アイランド(106)とn−形基
板(105)との間に形成されるnpnトランジスタ、
(4)はn −MOBT Bのn十形ドレイン領域(1
04)とp−形アイ2ンド(106)とn−形基板(1
05)との間に形成されるnpn )ランジスタ、(5
Jはn−形基板(105)内の電源端子VDDへ至るま
での抵抗、【6)はp −MOBTムのp十形ソース領
域(mol)内の抵抗、(7)はp−形アイランド(1
06)内の#i源噛子v88へ至るまでの抵抗、(81
はn −MOBT Bのn十形ソース顕職(103)内
の抵抗である。
第3図は第2図に破線で示し九寄生素子による寄生回路
の構成を示す回路図である。
次に、縞2図及び43図を用いてラッチアップ現象時の
動作を説明する。いま、出力端子OUT VC負のサー
ジ電圧が印加されると、p−形アイランド(ioa)と
n −MOBT Bのn十形ドレイン(104)との関
に順方向il流が流れ、これによってnpn )ランジ
スク(4)が導通状態になり、n−形基板(1(15)
からn −MOBT B (On十形ドレイン(104
) VC向けてnpn )ランジスタ(4)の増幅率h
yz4で増幅された電流が流れ、この電流は4fJ!j
A端子VDDから抵抗(5)を介して供給される。そこ
で、この電tlLVcよってpnp )ランジスタ(1
1のベース・エミッタ間が順バイアスされs  I”P
 FランジスタFilは導通し、電流   −が電源端
子vDDから抵抗量+ PnP l’ツンジスタ【11
及び抵抗(7)を通して砿源端子VSSへ流れる。これ
によって、更K npn )ランジスタ(3)が順バイ
アスされ、pnpトランジスタFi+のベース11鬼を
引くので、上述の出力端子OUTへのサージ入力が/J
 (qつでもpnp トランジスタ(1)とnpn ト
ランジスタ(3)とによるサイリスク構成のために電源
端子VDD −VSS間に大きな電流が流れつづけ、素
子を破談に至らしめる。
同様に、出力端子OUTに正のサージ電圧が印加される
と、p −MOBTムのp十形ドレイン(102)とn
−形基板(1(15)との閾に順方向4訛が流れ、これ
によってpnp トランジスタ(2)が導通状態1てな
り、p−形アイ2ンド(106)からp −MOBT 
A(Dp十形ドレイン(102)に向けてpnp トラ
ンジスタ(2)の4幅率hFg*で増@された電流が抵
抗173を通し4g!端子V88へ流れる。そこで、こ
の電流によってnpn トランジスタ(3)のベース・
エミッタ間が職バイアスされ、npn トランジスタ(
3)は導通し、電流が電源端子VDDから抵抗(5)、
 npn トランジスタ(3)及び抵抗(8」を通して
電源4子VSSへ流れる。これによって、更K pnp
 トランジスタ(1)が蝋バイアスされ、npn )ラ
ンジスク(3)のベース電流を供給するので、上述の出
力端子OUTへのサージ入力がなくなってもpnp )
ランジス声(1)とnpn ? 9ンジスク(3)とに
よるサイリスク構成のためK11lE源端子VDil−
VSS間に大きな電流が流れつづけ、素子を破壊に至ら
しめる。
以上のようにCMOBICでは寄生バイポーラトランジ
スタをその#I造上避けることができず、ラッチアップ
現象が大きな問題であった。
最近では、第4図のように妬濃度n十形半導体基板(I
ll)上に、n″″形層(105)をエピタキシャル成
長させ、このn−形層(105) [I)−形アイラン
ド(106)を作る構造にすることによってラッチアッ
プ現Ji!を防ぐ方法をとってい9゜ これは半4体基板の一度を大きくすることによって、寄
生のバイポーラのpnp l’ランジスタのベース濃度
を上げ、ベース中でギヤリアをできるた′け多く再結合
させることによシ、pnp )ランジスタ(11,(2
)の増幅率hrlを低くしラッチアップ財産が大きくな
る効果をねらったものである。
しかし、第4図に示す構造にすると、pnp )ランジ
スクIll 、 +2)の増幅率hBを低くしラッチア
ップ耐量を太き(することはできるが、11!1dIk
f:n+形半導体基板(Ill)上に、濃度の薄いn−
形&散層(ユ05)を形成していΦ友めに、11+1i
i−変のn+が浮き上がりp−形拡散層のアイランド(
106)にぶつかってしまい、アイランドと基板間の耐
圧が低ドしてしまうという問題ρf生じる。ま几静生の
pnp トランジスタfll 、 (27の増−率hy
、は低下するかわり、npn トランジスタは樋譲匿O
n+が浮き上がるためペース長が短くなり増幅率は*v
c、*加してしまうという問題も生じている。
また、高媛厩のn+が浮き上がってもアイランドにぶつ
からない(らいのgさICn−形層(105)をエビタ
千シャル成長させると、今麓はpnp トランジスタf
i+ 、 +2) において1訛がp+ (log) 
、(102) −+ n−(105)→p−(106)
を通る経路とp+ (101)、(102)4 n+ 
(111) →P −(106)を通る経路のうちp+
(101)+(102) →n−(105) 4 p−
(106)をJ 6 ia’lJ合が多くなり、その分
pnp トランジスタのIII幅率h[が増加してしま
う。また、エピタキシャル層の厚さを増加させるにつれ
て、価格が上昇してしまう。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めVctされ之もので、基板とアイランド閾の耐圧が低
下することなしに、寄生バイポーラトランジスタの増幅
率hN’Zを低くなるようにすることによって、ラッチ
アップ耐量の大きいCMO8工Cを提供することを目的
としている。
第5図はこの発明の一実施例の構造を示す断面図で、第
2図及び第3図の従来例と同等部分は向′−符号で示し
、その説明は省略する。すなわち、p−形アイランド以
外の直下にn十形拡散領域の禰込み層を形成した以外は
第2図の従来例と同一である。
次Vこ、第5図について、従来の回wlrVc比して改
良され九n十形拡散領域の堀込み層(112)の効果に
ついて説明する。先に説明したように、出力端子OUT
に正のサージ電圧が印/JOされたときにs p”pr
トランジスタ(2)のコレクタVcfLれ口電流が大き
い(すなわち、pnp )ランジスタ(4)の増幅率h
rEが大きい)とnpn トランジスタ(3)のペース
電流が大きくなりラッチアップ状態に突入するのである
が、この実施例のようVCn十形拡敏顧填の城込み層(
112)をp−形アイランドに接しないように設けると
、pnp ) 9ンジスクil+ 、 [2)のペース
artが績くなるため、ペース中でキャリアが再結合す
る数が増加し、その分流れる電流が少な(なり、増幅率
h11が低下し、ラッチアップ耐量が大きくなる。
ま几、s度の濃いn+が浮き上がってもp−形アイラン
ドにぶつからないため、アイランドと基板間の耐圧は低
下することなく、ま7tnpnトランジスタ(3) 、
 (41のペース長も変化しtい几め、増幅率hFlが
増加することはない。さらに、第4図に比べ寄生Pnl
P )ランジスタのペース領域中の高−縦部分の塩込み
層とエミッタ領域との距離が近づく為にペース領域中で
再結合するキャリアが多くなり寄生pnpのhr翼をざ
らに下げることができる。
ま之、1Ii4図に比ベエビタキシャル層の厚さを薄く
できる為、価格を下げることが可能となる。
ま之、上記実施例では、n−形半導体基板にp−形アイ
ランドを形成した0M08IOiCn十形拡散領域の堀
込み層を作った場合について説明したが、逆の場合、つ
まりp−形半導144板Kn−形アイランドを形成し′
fcCMOEI XOにp十形拡#!1頭域の埋込み層
を作った場合も、上記実施+flJと同様の効果を奏す
る。
以上詳述したように、この発明vcなる0MO8ICで
は、半導体基板と同じ尋゛喝形でa反の痛い拡散−城D
JJ込す層を設けたので、基板とアイランド関の耐圧を
下げることなく、ラッチアップ現象の原因となる寄生バ
イポーラトランジスタの増幅率hrleを下げラッチア
ップ耐Jilを同上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は0M08回路の最小皐位を示す回路図、第2図
は第1図の回路を実際に構成し之従来のCMO8工CO
構造を寄生索子とともにボす断面図、第3図は第2図の
従来例における野生素子による寄生回路を示す回路図1
,14図はラッチアップ防止の7ヒめの改良を行なった
従来例を寄生本子とともに示す断面図、igs図はこの
発明の一実施例の構造を寄生素子とともにボすfi面図
である。 図において、ムはp −MO8T 、 (101)はp
十形ソース拡散鎖酸、(よ02)はp十形ドレイン拡散
領域、Bはn −MO8T 、 (103)はn十形ソ
ース拡敏咳域、(104)はn十形ドレイン拡散鎖酸、
(105)はn−形半導体基板、(106)はp−形ア
イランド、(ill)はn十形半導体基板、(112)
はn十形拡敏額城の填込み層である。 なお、図中、同一符号は同一ま几は相当部分を示す。 代理人  Xll  慣 − 第4図 第5図 /6f 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1゛1(件の表示    特願昭67−7τ097号2
 づ(明の名称 半導体集積1g1w6装置 (、hli+I:、をする古 6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄並びに図面6、補正の内
容 (1)図中、第8図および第4図を別紙のとおり訂正す
る。 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (11−専一形の半凛体基板同Vζこれと逆の尋−形の
    アイランドを形成して、pチャ洋ルMO8トランジスタ
    とnチャネルMO8l−ランジスメとを形成し、これら
    を直列に接続し℃相補形MO8!積回路を構成するもの
    Vζおいて、上記半導体承板と同じ導電形で半纏体基板
    より繊度の績い埋込み/!を、その上面が上記アイラン
    ドの拡故深さよりも浅く、上記pチャネル、nチャネル
    MO8l−ランジスラのソース・ドレインの拡fL凍さ
    よりも關い位置lζ、かつ上記アイ2ンドVc[しない
    ように設けたことを特徴とする半導体集積回路装置。
JP57077097A 1982-05-06 1982-05-06 半導体集積回路装置 Pending JPS58192362A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57077097A JPS58192362A (ja) 1982-05-06 1982-05-06 半導体集積回路装置
NL8301554A NL8301554A (nl) 1982-05-06 1983-05-03 Geintegreerde schakeling-inrichting van het cmos-type.
DE19833316680 DE3316680A1 (de) 1982-05-06 1983-05-06 Integrierte cmos-schaltung mit erhoehter widerstandsfaehigkeit gegen latch-up-effekt

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57077097A JPS58192362A (ja) 1982-05-06 1982-05-06 半導体集積回路装置

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JP57077097A Pending JPS58192362A (ja) 1982-05-06 1982-05-06 半導体集積回路装置

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