[go: up one dir, main page]

JPS6056310B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPS6056310B2
JPS6056310B2 JP50071242A JP7124275A JPS6056310B2 JP S6056310 B2 JPS6056310 B2 JP S6056310B2 JP 50071242 A JP50071242 A JP 50071242A JP 7124275 A JP7124275 A JP 7124275A JP S6056310 B2 JPS6056310 B2 JP S6056310B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
well
diode
current
region
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.)
Expired
Application number
JP50071242A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS51147187A (en
Inventor
紘一 見米
司朗 荒谷
光正 芦田
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP50071242A priority Critical patent/JPS6056310B2/ja
Publication of JPS51147187A publication Critical patent/JPS51147187A/ja
Publication of JPS6056310B2 publication Critical patent/JPS6056310B2/ja
Expired 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

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置、特にサイリスタ効果の発生を防
止したCMIS−ICに関する。
CMIS−IC(相補型の金属絶縁物半導体素子から
なる集積回路)、特に第1図に示す如きCMISインバ
ータは論理回路等に広く使用されつつある。第2図はこ
のCMISインバータの等価回路を示し、これらの図に
示すようにこのインバータはN−型半導体基板1に形成
されたPチャンネル型 の電界効果トランジスタ(FE
T)Q、と、基板1に作つたP−型ウェル2に形成した
NチャンネルFETQ。とを直列に接続し(P、N伝導
型は勿論この逆でもよい)、ゲート電極G、、G。は共
通に入力端子V、に接続し、互に接続したドレイン電極
Dp、DNは出力端子V。へ接続し、FETQ、、Q。
のソース電極5、、SNは電源端子VDD、V、、へそ
れぞれ接続してなる。またこのCMISインバータでは
ゲート電極に正または負の過大な電圧が印加したときそ
の電極と基板との間の絶縁膜、通常は酸化膜、が絶縁破
壊を生じることがないように、保護ダイオードD、、D
2を入力端子V、と電源端子VDD、V、、間に接続し
ている。GRはP−型ウェル2の周縁に形成されたP1
塁領域で、ガードリンクの機能を持つ。 保護ダイオー
ドD、、D。
の作用は、次の如くである。今人力端子に加わる入力電
圧V1(簡単化のため、端子その電圧には同じ符号を用
いる)が過大になつて、電源端子VDDよりダイオード
順方・向電圧(約O、7V)以上大になるとダイオード
D、は導通し、入力端子Viを電源端子VDDへクラン
プする。この結果入力端子の電位は制限されて過大にな
ることはなく、PチャンネルFETQ1のゲート電極と
半導体基板との間の酸化膜が絶縁破壊するのは回避でき
る。逆に入力端子Viの電圧が電源Vssよりダイオー
ド順方向電圧以上下降するとダイオードD2が導通し、
入力端子Viを電源端子■Ssへクランプする。この結
果入力端子が負に大きく振れた場合もNチャンネルFE
TQ2のゲート酸化は保護される。これらの保護ダイオ
ードは、入力端子■iが信号電圧により正、負に大きく
振れた場合だけでなく、各端子に電圧が印加されないア
イドリング状態のとき静電的に正、負の過大な電圧が入
力端子■i等に印加された場合も、同様に導通してゲー
ト酸化膜の保護を行なう。
ダイオードDl,D2は第1図に示すようにN一型基板
1、P−ウェル2にP+,N+型領域6,4を作り、こ
れら入力端子■lへ接続するとにより構成されるが、こ
のダイオードD2がP一型ウェル2に形成されていると
次のような問題が生じる。
即ち、入力電圧Vlが■5−0.7V以下に下るとダイ
オードD2オンになり、電源端子Vssが接続されたP
+型領域3からダイオードD2を構成するN+型領域4
へP一型ウェル2を通つて流1B1が流れる。この電流
1B1はダイオードD2のN+型領域4とP一型ウェル
2と、N一型基板1とが構成するNPNトランジスタの
ベース電流となり、この結果基板コンタクト用のN+型
領域5からコレクタ電流1C1が流れ出す。この電流1
C1は不純物濃度が低くて比較的抵抗が高い基板1中を
流れるから該基板中に電位差を生じ、FETQlのP+
型ソース領域Spはその周囲の基板電位より正になり、
これがダイオード順方向電以上になるこの領域S2基板
1で構成するダイオードはオンになつて該領域Spから
電流1B2が流れ出す。これはP+型ソース領域Sp,
.N一型基板1、P一型ウェル2が構成するラテフルN
PNトランジスタのベース流となり、P+ソース領域S
pからこのラデラPNPトランジスタのコレクタ電流1
C2も流れ出し、結局電源端子VDDから基板1、P一
型ウェル2を通つて電源端子vぉへ大きな短絡電流し,
が流れることになる。第4図は以上の動作を説明する回
路図で、T1は上記のNPNトランジスタ、T2は上記
のラテラルPNPトランジスタ、rは基板1の抵抗であ
この回路はサイリスタ(SCR)の等価回路に外ならず
、従つて第1図のような構造のCMISインバータでは
入力電圧Viが■Ss−0.7V以下に下るときSCR
効果が生じて破壊される恐れがあることが判る。本発明
はか)る点を改善しようとするものであつて、の特徴と
する所は一伝導型の半導体基板に反対伝導型に反対伝導
型のウェルを作り、これらの基板およびウェルにPチャ
ンネルおよびNチャンネル各電界効果トランジスタをそ
れぞれ形成”し、これらのトランジスタを直列に接続し
て、両トランジスタのソース領域とゲート電極間にそれ
ぞれ保護ダイオード挿入してなるCMIS型の半導体装
置において、該基板に対するコンタクト領域を該ウェル
に近接Vて設けて電源線に直接接続し、該基板に形成さ
れる前記トランジスタと該ウェルとの間に該コンタクト
領域が位置するようにして、寄生トランジスタ作用によ
る該ウェル内への電流を該コンタクト領域から供給する
ようにした点にある。
次に図面を参照しながらこれを詳細”に説明する。再び
第1図を参照するに、SCR効果が生じるのは第1には
ベース電流1B1が流れることに起因し、また第2には
ベース電流182が流れることによる。
従つてこれらのベース電流が流れるのを阻止する手段を
とればSCR効果の発生を防止するとができる。前者に
ついては本発明者が別途提案し、従つて本発明は後者を
提案するものである。トランジスタQ1のソース領域S
pから基板1へベース電流■B2が流出するのは、前述
のように該領域S,から見てウェル2とは逆の側にある
N+型コンタクト領域5よりウェル2に向かつてコレク
タ電流101が流れ、この電流し,によりN一型基板1
に電圧降下が生じ、電源電圧VDDが印加されるソース
領域Spが基板1より正電位になり、ソース領域Spと
基板1とが構成するダイオードが順にバイアスgれるこ
とに起因する。こで第1図に点線5″で示すように基板
1のコンタクト領域5をウェル2に近接して設け、基板
1に形成れるトランジスタQ1ウェル2との間にコンタ
クト領域5゛があるようにすると、たとえ前述の理由で
コンタククト領域5″からコレクタ電流101が流れて
もその電流はトランジスタQ1形成部分の基板1を通る
ことはないから、該基板部分に電圧降下を生じることは
なく、従つてトランジスタQ1のソース領域Spからベ
ース電流1B2が流出することはない。ウェル2におけ
る、保護ダイオードD2の一方を構成する領域4、ウェ
ル2、基板1からなるトランジスタT1ではベース電流
1B1およびコレクタ電流101が流れることになるが
、これらの電流はサイリスタ効果により電流■DO,■
,sを短絡する状態にする電流102に比べれば非常に
弱く、CMISインバータを破壊するようなことはない
。第3図は応用例を示し、CMISインバータのゲート
電極電源端子■,,との間の保護ダイオードD2と並列
にこのダイオードD2より順方向電圧降下の小さなショ
ットキバリヤダイオード又はゲルマニウムダイオードD
3を接続し、電源端子■,,出力端子VOとの間にもシ
ョットキバリヤダイオード又はゲルマニウムダイオード
D4を接続し、更にゲート電極と入力端子Viとの間に
負帰還用の抵抗(1KΩ程度)Rを挿入している。
これらのダイオードD3,D4はアルミニウムを蒸着し
て電極配線を行なうとき比較的低下不純物濃度の領域に
接触させることにより、簡単に同時に形成することがて
き、抵抗Rも周知のように基板1の適所への不純物拡散
などにより簡単に構成できる。このようにすると次の如
き理由でSCR効果の発生を更に確実に阻止することが
できる。即ちダイオードD3があると、通常のPN接合
ダイオードD2の順方向電圧降下は約0.7Vであり、
ショットキバリヤダイオードD3の順方向電圧降下は0
.4V程度であるから、入力電圧が電源電圧■Ssより
負になつたき、■s−D3−R−Vjの経路で電流が.
流れ、ダイオードD2は通らない。これは第1図.で言
えばベース電流1B1が流れないということであり、第
4図の等価回路で言えばトランジスタT1が形成されな
いということである。従つてサイリスタ効果の発生が阻
止される。ベース電流1B1は第1図の回路から明らか
なように出力電圧VOが異常に低下して電源電圧V!,
S以下になつたときも3−2−DNの経路で流れる可能
性がある。
このような事は通常は生じないが、寄生容量などにより
入力電圧Vi側へ大きく引きずられた場合などに発生す
る。このような場』合でもショットキバリヤダイオード
D4があると出力端子VOは電源端子V9へ0.4Vの
差でクランプされるので3−2−DNの経路を通つてベ
ース電流1B1が流れるようなことはなく、SCR効果
の発生を阻止できる。更に入力側に負帰還抵抗Rを挿入
すると、これは第4図の等価回路から明らかなようにベ
ース電流1B1制限する効果を持ち、トランジスタT1
の生成を阻止する。
これらの手段、即ちコンタクト領域5の位置変更、ダイ
オードD3,D4の接続、抵抗Rの挿入は併用すると、
効果が一層著しくなる。以上詳細に説明したように本発
明によれば比較的簡単な手段でCMIS−1Cのサイリ
スタ効果発生阻止でき実施面での効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す断面図、第2図は従来の
CMISインバータの回路図、第3図は本発明の応用例
を説明する回路図、第4図SCR効果を説明する回路図
である。 図面で1は半導体基板、2はウェル、Ql,Q2はPチ
ャンネル、Nチャンネル各FETl5,5″は基板に対
するコンタクト領域である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一伝導型の半導体基板に反対伝導型のウェルを作り
    、これらの基板およびウェルにPチャンネルおよびNチ
    ャンネル各電界効果トランジスタとそれぞれ形成し、こ
    れらのトランジスタを直列に接続して、両トランジスタ
    のソース領域とゲート電極間にそれぞれ保護ダイオード
    を挿入してなるCMIS型の半導体装置において、該基
    板に対するコンタクト領域を該ウェルに近接して設けて
    電源線に直接接続し、該基板に形成される前記トランジ
    スタ該ウェルとの間に該コンタクト領域が位置するよう
    にして、寄生トランジスタ作用による該ウェル内への電
    流を該コンタクト領域から供給するようにしたことを特
    徴とする半導体装置。
JP50071242A 1975-06-12 1975-06-12 半導体装置 Expired JPS6056310B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP50071242A JPS6056310B2 (ja) 1975-06-12 1975-06-12 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP50071242A JPS6056310B2 (ja) 1975-06-12 1975-06-12 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS51147187A JPS51147187A (en) 1976-12-17
JPS6056310B2 true JPS6056310B2 (ja) 1985-12-09

Family

ID=13455023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP50071242A Expired JPS6056310B2 (ja) 1975-06-12 1975-06-12 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6056310B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59191371A (ja) * 1983-04-14 1984-10-30 Nec Corp 相補型mos電界効果装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RCA ELECTRONIC COMPONENTS DIGITAL INTEGRATED CIRCUITS APPLICATION NOTE=1970 *

Also Published As

Publication number Publication date
JPS51147187A (en) 1976-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4282581B2 (ja) 静電保護回路
US4303958A (en) Reverse battery protection
GB2218290A (en) Protecting mos transistors
US4851721A (en) Semiconductor integrated circuit
US4543593A (en) Semiconductor protective device
JPH0888323A (ja) 半導体集積回路装置
US6172861B1 (en) Protection circuit for semiconductor device
JPH03501669A (ja) ラツチアツプ保護回路を有する集積回路
JP3559075B2 (ja) Cmos技術の集積電子回路用の極性反転保護装置
US6275367B1 (en) Semiconductor circuit device with high electrostatic breakdown endurance
JPS6056310B2 (ja) 半導体装置
US5953191A (en) Protection circuit against electrostatic charge applied between power supply terminals for preventing internal circuit therefrom regardless of polarity thereof
JPS5931864B2 (ja) 相補型絶縁ゲ−ト半導体回路
JP2580571B2 (ja) 入力保護回路
JP3355651B2 (ja) 静電気保護回路及び半導体装置
JPH05315552A (ja) 半導体保護装置
US6781804B1 (en) Protection of the logic well of a component including an integrated MOS power transistor
JPH06151716A (ja) 半導体集積回路装置
JP3114338B2 (ja) 半導体保護装置
JP3224125B2 (ja) 半導体集積回路装置
JPH01185971A (ja) 絶縁ゲート型半導体装置
JPS63301558A (ja) 半導体集積回路装置
JP2649938B2 (ja) 半導体装置
JPS63301557A (ja) 相補型mis集積回路の保護回路
JPS58186959A (ja) 半導体装置