JP2633746B2 - 半導体装置 - Google Patents
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
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-
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関するもの
で、特にCMOS保護回路に使用されるものである。
で、特にCMOS保護回路に使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えばCMOS保護回路には、上
(VDD側)下(VSS側)の双方にダイオ−ドを接続した
もの(以下、上下ダイオ−ドによる保護回路という。)
や、上下の双方にダミ−トランジスタを接続したもの
(以下、上下ダミ−Trによる保護回路という。)が知
られている。
(VDD側)下(VSS側)の双方にダイオ−ドを接続した
もの(以下、上下ダイオ−ドによる保護回路という。)
や、上下の双方にダミ−トランジスタを接続したもの
(以下、上下ダミ−Trによる保護回路という。)が知
られている。
【0003】上下ダイオ−ドによる保護回路は、例えば
図13に示すような半導体装置によって実現されてい
る。ここで、Pは入力端子、TはMOSFET、D1 は
上記保護回路を構成するVDD側のダイオ−ド、D2 は上
記保護回路を構成するVSS側のダイオ−ド、T1 は上記
保護回路周辺に形成されたPチャネル型MOSFET、
T2 は上記保護回路周辺に形成されたNチャネル型MO
SFETである。本回路は、VSS(例えばGND)を基
準とした場合、例えばプラスサ−ジVS+(VSS<VDD<
VS+)が入力端子Pに入力すると、このプラスサ−ジV
S+は、VDD側のダイオ−ドD1 を介してVDDラインに抜
けるような構成になっている。また、例えばマイナスサ
−ジVS-(VS-<VSS<VDD)が入力端子Pに入力する
と、このマイナスサ−ジは、VSS側のダイオ−ドD2 を
介してVSSラインに抜けるような構成になっている。
図13に示すような半導体装置によって実現されてい
る。ここで、Pは入力端子、TはMOSFET、D1 は
上記保護回路を構成するVDD側のダイオ−ド、D2 は上
記保護回路を構成するVSS側のダイオ−ド、T1 は上記
保護回路周辺に形成されたPチャネル型MOSFET、
T2 は上記保護回路周辺に形成されたNチャネル型MO
SFETである。本回路は、VSS(例えばGND)を基
準とした場合、例えばプラスサ−ジVS+(VSS<VDD<
VS+)が入力端子Pに入力すると、このプラスサ−ジV
S+は、VDD側のダイオ−ドD1 を介してVDDラインに抜
けるような構成になっている。また、例えばマイナスサ
−ジVS-(VS-<VSS<VDD)が入力端子Pに入力する
と、このマイナスサ−ジは、VSS側のダイオ−ドD2 を
介してVSSラインに抜けるような構成になっている。
【0004】一方、上下ダミ−Trによる保護回路は、
例えば図14に示すような半導体装置によって実現され
ている。ここで、T3 は上記保護回路を構成するVDD側
のダミ−Tr、T4 は上記保護回路を構成するVSS側の
ダミ−Trである。本回路は、上記上下ダイオ−ドによ
る保護回路と同様に、VSSを基準とした場合、入力端子
Pに入力したプラスサ−ジVS+は、VDD側のダミ−Tr
T3 を介してVDDラインに抜けるような構成になって
いる。また、入力端子Pに入力したマイナスサ−ジVS-
は、VSS側のダミ−Tr T4 を介してVSSラインに抜
けるような構成になっている。
例えば図14に示すような半導体装置によって実現され
ている。ここで、T3 は上記保護回路を構成するVDD側
のダミ−Tr、T4 は上記保護回路を構成するVSS側の
ダミ−Trである。本回路は、上記上下ダイオ−ドによ
る保護回路と同様に、VSSを基準とした場合、入力端子
Pに入力したプラスサ−ジVS+は、VDD側のダミ−Tr
T3 を介してVDDラインに抜けるような構成になって
いる。また、入力端子Pに入力したマイナスサ−ジVS-
は、VSS側のダミ−Tr T4 を介してVSSラインに抜
けるような構成になっている。
【0005】しかしながら、前者の保護回路では、以下
に示すような欠点があることが知られている。即ち、V
SSを基準とした場合、入力端子P又は電源VDDから入力
したプラスサ−ジVS+は、VDDラインに抜けるが、通
常、このVDDラインはMOSFET T1 ,T2 にも接
続されている。従って、このプラスサ−ジVS+は、最終
的には、実線の矢印で示すように、Nチャネル型MOS
FET T2 のN+ とP- からなるツェナ−を介してV
SSラインに抜ける。このため、一般的に数の少ないNチ
ャネル型MOSFET T2 にサ−ジによる電流が集中
し、そのドレインが破壊されてしまう。また、VDDを基
準とした場合、入力端子P又はVSSから入力したマイナ
スサ−ジVS-は、最終的には、破線の矢印で示すよう
に、Nチャネル型MOSFET T2 のN+ とP- から
なるツェナ−を介してVDDラインに抜けるため、そのド
レインが破壊されてしまう。つまり、この保護回路は、
プラスサ−ジVS+やマイナスサ−ジVS-に対して弱いと
いう欠点がある。
に示すような欠点があることが知られている。即ち、V
SSを基準とした場合、入力端子P又は電源VDDから入力
したプラスサ−ジVS+は、VDDラインに抜けるが、通
常、このVDDラインはMOSFET T1 ,T2 にも接
続されている。従って、このプラスサ−ジVS+は、最終
的には、実線の矢印で示すように、Nチャネル型MOS
FET T2 のN+ とP- からなるツェナ−を介してV
SSラインに抜ける。このため、一般的に数の少ないNチ
ャネル型MOSFET T2 にサ−ジによる電流が集中
し、そのドレインが破壊されてしまう。また、VDDを基
準とした場合、入力端子P又はVSSから入力したマイナ
スサ−ジVS-は、最終的には、破線の矢印で示すよう
に、Nチャネル型MOSFET T2 のN+ とP- から
なるツェナ−を介してVDDラインに抜けるため、そのド
レインが破壊されてしまう。つまり、この保護回路は、
プラスサ−ジVS+やマイナスサ−ジVS-に対して弱いと
いう欠点がある。
【0006】また、後者の保護回路では、前者の保護回
路に比べて、VSSを基準とした場合の入力端子Pから入
力するプラスサ−ジVS+については改善されている。即
ち、このプラスサ−ジVS+は、最終的には、実線の矢印
aで示すように、ダミ−TrT4 及びNチャネル型MO
SFET T2 の各々のN+ とP- からなるツェナ−を
介してVSSラインに抜ける。このため、MOSFETの
ディメンジョンが大きくなり、サ−ジによる電流の集中
に伴うドレインの破壊が防止される。ところが、VSSを
基準とした場合、VDDラインから入力するプラスサ−ジ
VS+は、実線の矢印bで示すように、Nチャネル型MO
SFET T2 のN+ とP- からなるツェナ−のみを介
してVSSラインに抜ける。このため、Nチャネル型MO
SFET T2 のドレインが破壊されてしまう欠点があ
る。また、VDDを基準とした場合、入力端子P又はVSS
から入力するマイナスサ−ジVS-に対しては、上記前者
の保護回路と同様に、最終的には、破線の矢印で示すよ
うに、Nチャネル型MOSFET T2 のN+ とP- か
らなるツェナ−のみを介してVDDラインに抜けるため、
そのドレインが破壊されてしまうという欠点がある。
路に比べて、VSSを基準とした場合の入力端子Pから入
力するプラスサ−ジVS+については改善されている。即
ち、このプラスサ−ジVS+は、最終的には、実線の矢印
aで示すように、ダミ−TrT4 及びNチャネル型MO
SFET T2 の各々のN+ とP- からなるツェナ−を
介してVSSラインに抜ける。このため、MOSFETの
ディメンジョンが大きくなり、サ−ジによる電流の集中
に伴うドレインの破壊が防止される。ところが、VSSを
基準とした場合、VDDラインから入力するプラスサ−ジ
VS+は、実線の矢印bで示すように、Nチャネル型MO
SFET T2 のN+ とP- からなるツェナ−のみを介
してVSSラインに抜ける。このため、Nチャネル型MO
SFET T2 のドレインが破壊されてしまう欠点があ
る。また、VDDを基準とした場合、入力端子P又はVSS
から入力するマイナスサ−ジVS-に対しては、上記前者
の保護回路と同様に、最終的には、破線の矢印で示すよ
うに、Nチャネル型MOSFET T2 のN+ とP- か
らなるツェナ−のみを介してVDDラインに抜けるため、
そのドレインが破壊されてしまうという欠点がある。
【0007】なお、VSSを基準とした場合の入力端子P
から入力するプラスサ−ジVS+については、さらに新た
な問題が生じる。即ち、VSS側のダミ−Tr T4 にN
チャネルMOSFETを使用しているが、実際のMOS
FETの強度は、そのN+ とストッパとしてのP- のデ
ィメンジョンで決まるため、サ−ジによる電流はツェナ
−電圧が低い方のMOSFETに集中する。従って、N
チャネル型MOSFET T2 に流れる電流を制限する
ためには、VSS側のダミ−Tr T4 のディメンジョン
をNチャネル型MOSFET T2 よりも大きくする必
要がある。つまり、保護回路に使用するVSS側のダミ−
Tr T4 が大きくなるため、集積化にとっては不利で
ある。
から入力するプラスサ−ジVS+については、さらに新た
な問題が生じる。即ち、VSS側のダミ−Tr T4 にN
チャネルMOSFETを使用しているが、実際のMOS
FETの強度は、そのN+ とストッパとしてのP- のデ
ィメンジョンで決まるため、サ−ジによる電流はツェナ
−電圧が低い方のMOSFETに集中する。従って、N
チャネル型MOSFET T2 に流れる電流を制限する
ためには、VSS側のダミ−Tr T4 のディメンジョン
をNチャネル型MOSFET T2 よりも大きくする必
要がある。つまり、保護回路に使用するVSS側のダミ−
Tr T4 が大きくなるため、集積化にとっては不利で
ある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
保護回路周辺に形成されたNチャネル型MOSFETの
ドレインにサ−ジ電流が集中するために、当該MOSF
ETが破壊し易いという欠点があった。
保護回路周辺に形成されたNチャネル型MOSFETの
ドレインにサ−ジ電流が集中するために、当該MOSF
ETが破壊し易いという欠点があった。
【0009】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
ものであり、保護回路を不必要に大きくすることなく、
その保護回路周辺に形成されたNチャネル型MOSFE
Tにおけるサ−ジ電流の集中を防ぐことが可能な半導体
装置を提供することを目的とする。
ものであり、保護回路を不必要に大きくすることなく、
その保護回路周辺に形成されたNチャネル型MOSFE
Tにおけるサ−ジ電流の集中を防ぐことが可能な半導体
装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置は、第1導電型の半導体基板
と、前記半導体基板中に形成される第1導電型の第1の
不純物層とを有する。また、前記第1の不純物層中に形
成され、入力端子に接続される第2導電型の第2の不純
物層と、前記第1の不純物層中に形成され、第1の電位
供給源に接続される第2導電型の第3の不純物層と、前
記第1の不純物層中であって前記第2の不純物層と前記
第3の不純物層との間に形成され、第2の電位供給源に
接続される第1導電型の第4の不純物層とを有する。さ
らに、前記第2、第3及び第4の不純物層は互いに離間
して配置されている。
に、本発明の半導体装置は、第1導電型の半導体基板
と、前記半導体基板中に形成される第1導電型の第1の
不純物層とを有する。また、前記第1の不純物層中に形
成され、入力端子に接続される第2導電型の第2の不純
物層と、前記第1の不純物層中に形成され、第1の電位
供給源に接続される第2導電型の第3の不純物層と、前
記第1の不純物層中であって前記第2の不純物層と前記
第3の不純物層との間に形成され、第2の電位供給源に
接続される第1導電型の第4の不純物層とを有する。さ
らに、前記第2、第3及び第4の不純物層は互いに離間
して配置されている。
【0011】また、前記第1の不純物層の濃度は、半導
体基板中に形成されるNチャネル型MOSFETのスト
ッパとしての第1導電型の不純物層の濃度よりも高くな
るように形成されている。
体基板中に形成されるNチャネル型MOSFETのスト
ッパとしての第1導電型の不純物層の濃度よりも高くな
るように形成されている。
【0012】本発明の半導体装置は、第1導電型の半導
体基板と、前記半導体基板中に形成される第1導電型の
第1、第2、第3及び第4の不純物層とを有する。ま
た、前記第1の不純物層と前記第2の不純物層との間に
隣接して形成され、入力端子に接続される第2導電型の
第5の不純物層と、前記第3の不純物層と前記第4の不
純物層との間に隣接して形成され、第1の電位供給源に
接続される第2導電型の第6の不純物層と、前記第2の
不純物層と前記第3の不純物層との間に隣接して形成さ
れ、第2の電位供給源に接続される第1導電型の第7の
不純物層とを有している。
体基板と、前記半導体基板中に形成される第1導電型の
第1、第2、第3及び第4の不純物層とを有する。ま
た、前記第1の不純物層と前記第2の不純物層との間に
隣接して形成され、入力端子に接続される第2導電型の
第5の不純物層と、前記第3の不純物層と前記第4の不
純物層との間に隣接して形成され、第1の電位供給源に
接続される第2導電型の第6の不純物層と、前記第2の
不純物層と前記第3の不純物層との間に隣接して形成さ
れ、第2の電位供給源に接続される第1導電型の第7の
不純物層とを有している。
【0013】また、前記第1、第2、第3及び第4の不
純物層の濃度は、半導体基板中に形成されるNチャネル
型MOSFETのストッパとしての第1導電型の不純物
層の濃度よりも高くなるように形成されている。
純物層の濃度は、半導体基板中に形成されるNチャネル
型MOSFETのストッパとしての第1導電型の不純物
層の濃度よりも高くなるように形成されている。
【0014】
【作用】上記構成によれば、入力端子や第1又は第2の
電位供給源からのプラスサ−ジ又はマイナスサ−ジに対
して、サ−ジ電流が当該基板に形成されるNチャネル型
MOSFETに集中しなくなる。また、構成も、従来の
上下ダイオ−ドによる保護回路や、上下ダミ−Trによ
る保護回路に比較して十分に簡単化、小型化できる。さ
らに、前記Nチャネル型MOSFETのストッパとして
の不純物層の濃度よりも保護回路の第1の不純物層の濃
度を濃くすることにより、保護回路にツェナ−電流を集
中させることができる。
電位供給源からのプラスサ−ジ又はマイナスサ−ジに対
して、サ−ジ電流が当該基板に形成されるNチャネル型
MOSFETに集中しなくなる。また、構成も、従来の
上下ダイオ−ドによる保護回路や、上下ダミ−Trによ
る保護回路に比較して十分に簡単化、小型化できる。さ
らに、前記Nチャネル型MOSFETのストッパとして
の不純物層の濃度よりも保護回路の第1の不純物層の濃
度を濃くすることにより、保護回路にツェナ−電流を集
中させることができる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施
例について詳細に説明する。なお、この説明において、
従来例と同一の部分には同じ符号を付すことによって詳
細な説明は省略することにする。本発明に係わる保護回
路は、例えば図1に示すような半導体装置によって実現
されている。なお、Hは、本発明に係わる保護回路を示
している。P型半導体基板11にはP - 層12が形成さ
れている。P- 層12中には、N + 層14及びN + 層1
5がそれぞれ形成されている。N+ 層14とN+ 層15
との間には、P + 層13が形成されている。なお、これ
らP+ 層13とN+ 層14,15とは、P- 層12中に
おいて互いに離間して形成されている。また、N+ 層1
4は入力端子Pに接続され、N+ 層15はVDD(例えば
電源)に接続されている。P+ 層13は、VSS(例えば
GND)に接続されている。なお、上記保護回路Hの等
価回路は図2に示すようになる。即ち、入力端子Pに接
続されるダイオ−ドが下(VSS側)のみとなり、従来、
上(VDD側)に接続されていたダイオ−ド又はトランジ
スタを設ける領域分だけ占有面積を小さくすることが可
能となった。一方、このような構成とすることで、各サ
−ジによるツェナ−ブレイクの電流を、保護回路Hのデ
ィメンジョンによって十分に吸収,分散することがで
き、従来装置よりも対サ−ジ強度を強化することができ
た。
例について詳細に説明する。なお、この説明において、
従来例と同一の部分には同じ符号を付すことによって詳
細な説明は省略することにする。本発明に係わる保護回
路は、例えば図1に示すような半導体装置によって実現
されている。なお、Hは、本発明に係わる保護回路を示
している。P型半導体基板11にはP - 層12が形成さ
れている。P- 層12中には、N + 層14及びN + 層1
5がそれぞれ形成されている。N+ 層14とN+ 層15
との間には、P + 層13が形成されている。なお、これ
らP+ 層13とN+ 層14,15とは、P- 層12中に
おいて互いに離間して形成されている。また、N+ 層1
4は入力端子Pに接続され、N+ 層15はVDD(例えば
電源)に接続されている。P+ 層13は、VSS(例えば
GND)に接続されている。なお、上記保護回路Hの等
価回路は図2に示すようになる。即ち、入力端子Pに接
続されるダイオ−ドが下(VSS側)のみとなり、従来、
上(VDD側)に接続されていたダイオ−ド又はトランジ
スタを設ける領域分だけ占有面積を小さくすることが可
能となった。一方、このような構成とすることで、各サ
−ジによるツェナ−ブレイクの電流を、保護回路Hのデ
ィメンジョンによって十分に吸収,分散することがで
き、従来装置よりも対サ−ジ強度を強化することができ
た。
【0016】次に、各サ−ジの経路について説明する。
図3は、VSSを基準とした場合において、入力端子Pに
プラスサ−ジVS+が入力したときのサ−ジの経路を示
す。このとき、プラスサ−ジVS+は、保護回路のN+ 層
14とP- 層12からなるツェナ−ダイオ−ドを介して
VSSへ流れる。従って、NチャネルMOSFET T2
にサ−ジ電流が流れることがない。図4は、VSSを基準
とした場合において、VDDにプラスサ−ジVS+が入力し
たときのサ−ジの経路を示す。このとき、プラスサ−ジ
VS+は、保護回路のN+ 層15とP- 層12からなるツ
ェナ−ダイオ−ドをを介してVSSへ流れると共に、Nチ
ャネルMOSFET T2 のN+ 層とP- 層からなるツ
ェナ−ダイオ−ドを介してVSSへ流れる。図5は、VSS
を基準とした場合において、入力端子Pにマイナスサ−
ジVS-が入力したときのサ−ジの経路を示す。このと
き、マイナスサ−ジVS-は、保護回路のN+ 層14とP
- 層12からなるダイオ−ドを介してVSSへ流れる。即
ち、サ−ジ電流は、VSSから保護回路のP- 層12とN
+ 層14からなる順方向ダイオ−ドを介して入力端子P
へ流れる。従って、NチャネルMOSFET T2 にサ
−ジ電流が流れることがない。図6は、VSSを基準とし
た場合において、VDDにマイナスサ−ジVS-が入力した
ときのサ−ジの経路を示す。このとき、マイナスサ−ジ
VS-は、PチャネルMOSFET T1 が形成されるN
ウェル16とP型基板11からなるダイオ−ドを介して
VSSへ流れる。従って、NチャネルMOSFET T2
にサ−ジ電流が流れることがない。図7は、VDDを基準
とした場合において、入力端子Pにプラスサ−ジVS+が
入力したときのサ−ジの経路を示す。このとき、プラス
サ−ジVS+は、保護回路のN+ 層14とP- 層12から
なるツェナ−ダイオ−ドを介し、さらにP型基板11と
Nウェル16とからなる順方向ダイオ−ドを介してVDD
へ流れる。従って、NチャネルMOSFET T2 にサ
−ジ電流が流れることがない。図8は、VDDを基準とし
た場合において、VSSにプラスサ−ジVS+が入力したと
きのサ−ジの経路を示す。このとき、プラスサ−ジVS+
は、P型基板11とNウェル16からなる順方向ダイオ
−ドを介してVDDへ流れる。従って、NチャネルMOS
FET T2 にサ−ジ電流が流れることがない。図9
は、VDDを基準とした場合において、入力端子Pにマイ
ナスサ−ジVS-が入力したときのサ−ジの経路を示す。
このとき、マイナスサ−ジVS-は、保護回路のN+ 層1
4とP- 層12からなるダイオ−ドを流れる。この後、
P- 層12とN+ 層15からなる順方向ダイオ−ド、及
びNチャネルMOSFET T2 のN+ 層とP- 層から
なるダイオ−ドを介してVDDへ流れる。図10は、VDD
を基準とした場合において、VSSにマイナスサ−ジVS-
が入力したときのサ−ジの経路を示す。このとき、マイ
ナスサ−ジVS-は、保護回路のP- 層12とN+ 層15
からなるツェナ−ダイオ−ド、及びNチャネルMOSF
ET T2 のN+ 層とP- 層からなるツェナ−ダイオ−
ドを介してVDDへ流れる。
図3は、VSSを基準とした場合において、入力端子Pに
プラスサ−ジVS+が入力したときのサ−ジの経路を示
す。このとき、プラスサ−ジVS+は、保護回路のN+ 層
14とP- 層12からなるツェナ−ダイオ−ドを介して
VSSへ流れる。従って、NチャネルMOSFET T2
にサ−ジ電流が流れることがない。図4は、VSSを基準
とした場合において、VDDにプラスサ−ジVS+が入力し
たときのサ−ジの経路を示す。このとき、プラスサ−ジ
VS+は、保護回路のN+ 層15とP- 層12からなるツ
ェナ−ダイオ−ドをを介してVSSへ流れると共に、Nチ
ャネルMOSFET T2 のN+ 層とP- 層からなるツ
ェナ−ダイオ−ドを介してVSSへ流れる。図5は、VSS
を基準とした場合において、入力端子Pにマイナスサ−
ジVS-が入力したときのサ−ジの経路を示す。このと
き、マイナスサ−ジVS-は、保護回路のN+ 層14とP
- 層12からなるダイオ−ドを介してVSSへ流れる。即
ち、サ−ジ電流は、VSSから保護回路のP- 層12とN
+ 層14からなる順方向ダイオ−ドを介して入力端子P
へ流れる。従って、NチャネルMOSFET T2 にサ
−ジ電流が流れることがない。図6は、VSSを基準とし
た場合において、VDDにマイナスサ−ジVS-が入力した
ときのサ−ジの経路を示す。このとき、マイナスサ−ジ
VS-は、PチャネルMOSFET T1 が形成されるN
ウェル16とP型基板11からなるダイオ−ドを介して
VSSへ流れる。従って、NチャネルMOSFET T2
にサ−ジ電流が流れることがない。図7は、VDDを基準
とした場合において、入力端子Pにプラスサ−ジVS+が
入力したときのサ−ジの経路を示す。このとき、プラス
サ−ジVS+は、保護回路のN+ 層14とP- 層12から
なるツェナ−ダイオ−ドを介し、さらにP型基板11と
Nウェル16とからなる順方向ダイオ−ドを介してVDD
へ流れる。従って、NチャネルMOSFET T2 にサ
−ジ電流が流れることがない。図8は、VDDを基準とし
た場合において、VSSにプラスサ−ジVS+が入力したと
きのサ−ジの経路を示す。このとき、プラスサ−ジVS+
は、P型基板11とNウェル16からなる順方向ダイオ
−ドを介してVDDへ流れる。従って、NチャネルMOS
FET T2 にサ−ジ電流が流れることがない。図9
は、VDDを基準とした場合において、入力端子Pにマイ
ナスサ−ジVS-が入力したときのサ−ジの経路を示す。
このとき、マイナスサ−ジVS-は、保護回路のN+ 層1
4とP- 層12からなるダイオ−ドを流れる。この後、
P- 層12とN+ 層15からなる順方向ダイオ−ド、及
びNチャネルMOSFET T2 のN+ 層とP- 層から
なるダイオ−ドを介してVDDへ流れる。図10は、VDD
を基準とした場合において、VSSにマイナスサ−ジVS-
が入力したときのサ−ジの経路を示す。このとき、マイ
ナスサ−ジVS-は、保護回路のP- 層12とN+ 層15
からなるツェナ−ダイオ−ド、及びNチャネルMOSF
ET T2 のN+ 層とP- 層からなるツェナ−ダイオ−
ドを介してVDDへ流れる。
【0017】このような構成によれば、従来のNチャネ
ルMOSFET T2 におけるサ−ジ電流の集中を防止
することが可能となり、サ−ジ耐圧が強化される。しか
も、入力端子Pに接続されるダイオ−ドがVSS側の一つ
のみとなるため、保護回路を不必要に大きくすることが
ないばかりか、従来よりもスペ−スメリット的に有利と
なる。具体的には、従来の上下ダミ−Trによる保護回
路と比較すると、本発明では、P- 層12の島の中に全
てを作り込んだため、これの半分の面積で実現可能とな
る。
ルMOSFET T2 におけるサ−ジ電流の集中を防止
することが可能となり、サ−ジ耐圧が強化される。しか
も、入力端子Pに接続されるダイオ−ドがVSS側の一つ
のみとなるため、保護回路を不必要に大きくすることが
ないばかりか、従来よりもスペ−スメリット的に有利と
なる。具体的には、従来の上下ダミ−Trによる保護回
路と比較すると、本発明では、P- 層12の島の中に全
てを作り込んだため、これの半分の面積で実現可能とな
る。
【0018】ところで、上記サ−ジの経路のうち、VSS
基準のVDDへのプラスサ−ジVS+、VDD基準の入力端子
Pへのマイナスサ−ジVS-、及びVDD基準のVSSへのマ
イナスサ−ジVS-のそれぞれの場合については、Nチャ
ネルMOSFET T2 のN+ 層とP- 層からなるツェ
ナ−ダイオ−ドにも各サ−ジが流れる。しかし、かかる
場合には、P- とN+ のダイオ−ドのディメンジョン
が、保護ダイオ−ドとNチャネルMOSFETの合計と
して大きくなっているため、破壊しにくい。
基準のVDDへのプラスサ−ジVS+、VDD基準の入力端子
Pへのマイナスサ−ジVS-、及びVDD基準のVSSへのマ
イナスサ−ジVS-のそれぞれの場合については、Nチャ
ネルMOSFET T2 のN+ 層とP- 層からなるツェ
ナ−ダイオ−ドにも各サ−ジが流れる。しかし、かかる
場合には、P- とN+ のダイオ−ドのディメンジョン
が、保護ダイオ−ドとNチャネルMOSFETの合計と
して大きくなっているため、破壊しにくい。
【0019】さらに、Nチャネル型MOSFET T2
に流れるツェナ−電流を制限する、即ち保護回路にツェ
ナ−電流を集中させるためには、Nチャネル型MOSF
ETT2 のストッパとしてのP- 層の濃度よりも保護回
路のP- 層12の濃度を濃くすることにより容易に実現
できる。つまり、このようにすることで、例えば図11
に示すように、保護回路のN+ 層15とP- 層12のツ
ェナ−電圧(矢印aで示す)を、Nチャネル型MOSF
ET T2 のN+ 層とP- 層のツェナ−電圧(矢印bで
示す)よりも低くすることが可能であるからである。こ
こで、Aは保護回路のN+ 層15とP- 層12からなる
ダイオ−ドの電圧電流特性曲線を示し、BはNチャネル
型MOSFET T2 のN+ 層とP- 層からなるダイオ
−ドの電圧電流特性曲線を示し、CはNウェル16とP
型基板11とからなるダイオ−ドの電圧電流特性曲線を
示している。
に流れるツェナ−電流を制限する、即ち保護回路にツェ
ナ−電流を集中させるためには、Nチャネル型MOSF
ETT2 のストッパとしてのP- 層の濃度よりも保護回
路のP- 層12の濃度を濃くすることにより容易に実現
できる。つまり、このようにすることで、例えば図11
に示すように、保護回路のN+ 層15とP- 層12のツ
ェナ−電圧(矢印aで示す)を、Nチャネル型MOSF
ET T2 のN+ 層とP- 層のツェナ−電圧(矢印bで
示す)よりも低くすることが可能であるからである。こ
こで、Aは保護回路のN+ 層15とP- 層12からなる
ダイオ−ドの電圧電流特性曲線を示し、BはNチャネル
型MOSFET T2 のN+ 層とP- 層からなるダイオ
−ドの電圧電流特性曲線を示し、CはNウェル16とP
型基板11とからなるダイオ−ドの電圧電流特性曲線を
示している。
【0020】なお、上記実施例に示す半導体装置の他、
本発明に係わる保護回路は、例えば図12に示すような
半導体装置によっても実現することが可能である。即
ち、P型基板11中には、P - 層12a、P - 層12
b、P - 層12c、P - 層12dがそれぞれ形成されて
いる。P- 層12aとP- 層12bとの間には、N + 層
14がこれに隣接して形成されている。P- 層12cと
P- 層12dとの間には、N + 層15がこれに隣接して
形成されている。P- 層12bとP- 層12cとの間に
は、P + 層13がこれに隣接して形成されている。ま
た、N+ 層14は入力端子Pに接続され、N+ 層15は
VDD(例えば電源)に接続される。さらに、P+ 層13
はVSS(例えばGND)に接続さる。このような構成に
よっても、上述した実施例と同様の作用、効果を有する
ことができる。
本発明に係わる保護回路は、例えば図12に示すような
半導体装置によっても実現することが可能である。即
ち、P型基板11中には、P - 層12a、P - 層12
b、P - 層12c、P - 層12dがそれぞれ形成されて
いる。P- 層12aとP- 層12bとの間には、N + 層
14がこれに隣接して形成されている。P- 層12cと
P- 層12dとの間には、N + 層15がこれに隣接して
形成されている。P- 層12bとP- 層12cとの間に
は、P + 層13がこれに隣接して形成されている。ま
た、N+ 層14は入力端子Pに接続され、N+ 層15は
VDD(例えば電源)に接続される。さらに、P+ 層13
はVSS(例えばGND)に接続さる。このような構成に
よっても、上述した実施例と同様の作用、効果を有する
ことができる。
【0021】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
装置によれば、次のような効果を奏する。
装置によれば、次のような効果を奏する。
【0022】従来のようなVSS基準の入力端子P又はV
DDラインからのプラスサ−ジVS+や、VDD基準の入力端
子P又はVSSからのマイナスサ−ジVS-に対して、当該
サ−ジ電流がNチャネル型MOSFET に集中するの
を避けることが可能となるため、サ−ジに対する強度を
大きくすることができる。また、入力端子Pに接続され
る保護回路も、従来の上下ダイオ−ドによる保護回路
や、上下ダミ−Trによる保護回路に比較して十分に小
さくなり、不必要に保護回路を大きくすることがないた
め、集積化に有利となる。さらに、Nチャネル型MOS
FET T2 のP- 層の濃度よりも保護回路のP- 層1
2の濃度を濃くすることにより、Nチャネル型MOSF
ET T2 のツェナ−電流を削減し、保護回路にツェナ
−電流を集中させることができ、よりサ−ジに対して強
い集積回路を提供できる。
DDラインからのプラスサ−ジVS+や、VDD基準の入力端
子P又はVSSからのマイナスサ−ジVS-に対して、当該
サ−ジ電流がNチャネル型MOSFET に集中するの
を避けることが可能となるため、サ−ジに対する強度を
大きくすることができる。また、入力端子Pに接続され
る保護回路も、従来の上下ダイオ−ドによる保護回路
や、上下ダミ−Trによる保護回路に比較して十分に小
さくなり、不必要に保護回路を大きくすることがないた
め、集積化に有利となる。さらに、Nチャネル型MOS
FET T2 のP- 層の濃度よりも保護回路のP- 層1
2の濃度を濃くすることにより、Nチャネル型MOSF
ET T2 のツェナ−電流を削減し、保護回路にツェナ
−電流を集中させることができ、よりサ−ジに対して強
い集積回路を提供できる。
【図1】本発明の一実施例に係わる半導体装置を示す断
面図。
面図。
【図2】本発明の半導体装置の等価回路図。
【図3】図1の半導体装置において、VSSを基準とした
場合に入力端子Pにプラスサ−ジVS+が入力したときの
サ−ジの経路を示す図。
場合に入力端子Pにプラスサ−ジVS+が入力したときの
サ−ジの経路を示す図。
【図4】図1の半導体装置において、VSSを基準とした
場合にVDDにプラスサ−ジVS+が入力したときのサ−ジ
の経路を示す図。
場合にVDDにプラスサ−ジVS+が入力したときのサ−ジ
の経路を示す図。
【図5】図1の半導体装置において、VSSを基準とした
場合に入力端子Pにマイナスサ−ジVS-が入力したとき
のサ−ジの経路を示す図。
場合に入力端子Pにマイナスサ−ジVS-が入力したとき
のサ−ジの経路を示す図。
【図6】図1の半導体装置において、VSSを基準とした
場合にVDDにマイナスサ−ジVS-が入力したときのサ−
ジの経路を示す図。
場合にVDDにマイナスサ−ジVS-が入力したときのサ−
ジの経路を示す図。
【図7】図1の半導体装置において、VDDを基準とした
場合に入力端子Pにプラスサ−ジVS+が入力したときの
サ−ジの経路を示す図。
場合に入力端子Pにプラスサ−ジVS+が入力したときの
サ−ジの経路を示す図。
【図8】図1の半導体装置において、VDDを基準とした
場合にVSSにプラスサ−ジVS+が入力したときのサ−ジ
の経路を示す図。
場合にVSSにプラスサ−ジVS+が入力したときのサ−ジ
の経路を示す図。
【図9】図1の半導体装置において、VDDを基準とした
場合に入力端子Pにマイナスサ−ジVS-が入力したとき
のサ−ジの経路を示す図。
場合に入力端子Pにマイナスサ−ジVS-が入力したとき
のサ−ジの経路を示す図。
【図10】図1の半導体装置において、VDDを基準とし
た場合にVSSにマイナスサ−ジVS-が入力したときのサ
−ジの経路を示す図。
た場合にVSSにマイナスサ−ジVS-が入力したときのサ
−ジの経路を示す図。
【図11】基板中に形成される各ダイオ−ドの電圧電流
特性を示す図。
特性を示す図。
【図12】本発明の他の実施例に係わる半導体装置を示
す断面図。
す断面図。
【図13】従来の半導体装置を示す断面図。
【図14】従来の半導体装置を示す断面図。
11…P型半導体基板、12…P- 層、13…P+ 層、
14,15…N+ 層、16…Nウェル、H…保護回路、
P…入力端子、T1 …Pチャネル型MOSFET、T2
…Nチャネル型MOSFET。
14,15…N+ 層、16…Nウェル、H…保護回路、
P…入力端子、T1 …Pチャネル型MOSFET、T2
…Nチャネル型MOSFET。
Claims (3)
- 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、上記半導体
基板中に形成され、ドレインが第1の電源に接続される
第2導電型のMOSトランジスタと、上記MOSトラン
ジスタのドレインの周囲に形成される第1導電型の第1
の不純物層と、上記半導体基板中に形成される入力保護
回路とを有する半導体装置において、 上記入力保護回路は、上記半導体基板中に形成される第
1導電型の第2の不純物層と、上記第2の不純物層中に
おいて互いに離間して形成される第2導電型の第3及び
第4の不純物層と、上記第2の不純物層中において上記
第3及び第4の不純物層の間に形成される第1導電型の
第5の不純物層とから構成され、 上記第3の不純物層は、上記第1の電源に接続され、上
記第4の不純物層は、入力端子に接続され、上記第5の
不純物層は、第2電源に接続され、 上記第5の不純物層 の不純物濃度は、上記第1の不純物
層の不純物濃度よりも高く設定されていることを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項2】 第1導電型の半導体基板と、上記半導体
基板中に形成され、ドレインが第1の電源に接続される
第2導電型のMOSトランジスタと、上記MOSトラン
ジスタのドレインの周囲に形成される第1導電型の第1
の不純物層と、上記半導体基板中に形成される入力保護
回路とを有する半導体装置において、 上記入力保護回路は、上記半導体基板中において互いに
離間して形成される第1導電型の第2乃至第5の不純物
層と、上記第2及び第3の不純物層の間において上記第
2及び第3の不純物層に接して形成される第2導電型の
第6の不純物層と、上記第4及び第5の不純物層の間に
おいて上記第4及び第5の不純物層に接して形成される
第2導電型の第7の不純物層と、上記第3及び第4の不
純物層の間において上記第3及び第4の不純物層に接し
て形成される第1導電型の第8の不純物層とから構成さ
れ、 上記第6の不純物層は、上記第1の電源に接続され、上
記第7の不純物層は、入力端子に接続され、上記第8の
不純物層は、第2の電源に接続され、 上記第8の不純物層の不純物濃度は、上記第1の不純物
層の不純物濃度よりも高く設定されていることを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項3】 上記第1導電型の半導体基板は、P型半
導体基板であり、上記第2導電型のMOSトランジスタ
は、Nチャネル型MOSトランジスタであることを特徴
とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3121355A JP2633746B2 (ja) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | 半導体装置 |
KR1019920008847A KR950012745B1 (ko) | 1991-05-27 | 1992-05-25 | 반도체장치 |
US07/888,029 US5235201A (en) | 1991-05-27 | 1992-05-26 | Semiconductor device with input protection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3121355A JP2633746B2 (ja) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04349661A JPH04349661A (ja) | 1992-12-04 |
JP2633746B2 true JP2633746B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=14809226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3121355A Expired - Fee Related JP2633746B2 (ja) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | 半導体装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5235201A (ja) |
JP (1) | JP2633746B2 (ja) |
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Families Citing this family (26)
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DE4120394A1 (de) * | 1991-06-20 | 1992-12-24 | Bosch Gmbh Robert | Monolithisch integrierte schaltungsanordnung |
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GB9215654D0 (en) * | 1992-07-23 | 1992-09-09 | Philips Electronics Uk Ltd | A semiconductor component |
JP3255547B2 (ja) * | 1994-03-09 | 2002-02-12 | 株式会社東芝 | 絶縁ゲート付きサイリスタ |
US5581105A (en) * | 1994-07-14 | 1996-12-03 | Vlsi Technology, Inc. | CMOS input buffer with NMOS gate coupled to VSS through undoped gate poly resistor |
US5473169A (en) * | 1995-03-17 | 1995-12-05 | United Microelectronics Corp. | Complementary-SCR electrostatic discharge protection circuit |
JPH0951078A (ja) * | 1995-05-29 | 1997-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体記憶装置および半導体装置 |
JP3596830B2 (ja) * | 1995-11-27 | 2004-12-02 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置の入力保護回路 |
JP2914292B2 (ja) * | 1996-04-25 | 1999-06-28 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
TW307915B (en) * | 1996-11-07 | 1997-06-11 | Winbond Electronics Corp | Electrostatic discharge protection circuit |
TW320773B (en) * | 1996-11-25 | 1997-11-21 | Winbond Electronics Corp | Multi-finger MOS component |
KR100558420B1 (ko) * | 1997-06-11 | 2006-03-07 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 반도체 장치 및 액정 표시 장치 및 그것들을 포함하는 전자 기기 |
US5872379A (en) * | 1997-07-10 | 1999-02-16 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. | Low voltage turn-on SCR for ESD protection |
JP4330183B2 (ja) * | 1997-09-30 | 2009-09-16 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体記憶装置 |
US6166415A (en) * | 1998-11-02 | 2000-12-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device with improved noise resistivity |
JP3675303B2 (ja) * | 2000-05-31 | 2005-07-27 | セイコーエプソン株式会社 | 静電気保護回路が内蔵された半導体装置及びその製造方法 |
DE10111462A1 (de) * | 2001-03-09 | 2002-09-19 | Infineon Technologies Ag | Thyristorstruktur und Überspannungsschutzanordnung mit einer solchen Thyristorstruktur |
JP2003100899A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP4228586B2 (ja) * | 2002-05-21 | 2009-02-25 | 富士電機デバイステクノロジー株式会社 | 半導体装置 |
US6970337B2 (en) * | 2003-06-24 | 2005-11-29 | Linear X Systems Inc. | High-voltage low-distortion input protection current limiter |
US7638857B2 (en) * | 2008-05-07 | 2009-12-29 | United Microelectronics Corp. | Structure of silicon controlled rectifier |
DE102008047850B4 (de) * | 2008-09-18 | 2015-08-20 | Austriamicrosystems Ag | Halbleiterkörper mit einer Schutzstruktur und Verfahren zum Herstellen derselben |
US9520486B2 (en) | 2009-11-04 | 2016-12-13 | Analog Devices, Inc. | Electrostatic protection device |
US10199482B2 (en) | 2010-11-29 | 2019-02-05 | Analog Devices, Inc. | Apparatus for electrostatic discharge protection |
US8742455B2 (en) * | 2011-05-11 | 2014-06-03 | Analog Devices, Inc. | Apparatus for electrostatic discharge protection |
US10181719B2 (en) | 2015-03-16 | 2019-01-15 | Analog Devices Global | Overvoltage blocking protection device |
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---|---|---|---|---|
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JPS5886759A (ja) * | 1981-11-19 | 1983-05-24 | Oki Electric Ind Co Ltd | Cmosic用保護回路 |
US4626882A (en) * | 1984-07-18 | 1986-12-02 | International Business Machines Corporation | Twin diode overvoltage protection structure |
JPS63313851A (ja) * | 1987-06-16 | 1988-12-21 | Nec Corp | Mos集積回路の保護装置 |
JPH02281754A (ja) * | 1989-04-24 | 1990-11-19 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
-
1991
- 1991-05-27 JP JP3121355A patent/JP2633746B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-05-25 KR KR1019920008847A patent/KR950012745B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1992-05-26 US US07/888,029 patent/US5235201A/en not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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KR920022564A (ko) | 1992-12-19 |
US5235201A (en) | 1993-08-10 |
KR950012745B1 (ko) | 1995-10-20 |
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