JPS60148161A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS60148161A
JPS60148161A JP59003429A JP342984A JPS60148161A JP S60148161 A JPS60148161 A JP S60148161A JP 59003429 A JP59003429 A JP 59003429A JP 342984 A JP342984 A JP 342984A JP S60148161 A JPS60148161 A JP S60148161A
Authority
JP
Japan
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base body
integrated circuit
semiconductor base
insulating film
semiconductor integrated
Prior art date
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Pending
Application number
JP59003429A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiro Komori
小森 和宏
Kenichi Kuroda
謙一 黒田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS60148161A publication Critical patent/JPS60148161A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices 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
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
    • H01L27/0266Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using field effect transistors as protective elements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • 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】 〔技術分野〕 この発明は、半導体集積回路装置技術さらにはMO8型
半導体集積回路装置に埠用して特に有効な技術に関する
もので、たとえば、内部にC−MO8論理回路が形成さ
れた半導体集積回路装置に利用して有効な技術に関する
ものである。
〔背景技術〕 。
例えば、第1図に示すようなC−MO8論理回路20が
内部に形成された半導体集積回路装置にあっては、その
C−MO8論理回路20のゲート絶縁が外部接続用端子
INなどから侵入する静電気などによって破壊されない
ようにするため、その入力ラインに過電圧保護回路10
を設けることが必要となる。この過電圧保護回路10は
電圧クランプ素子を用いて構成される。具体的には、第
1図に示すように、入力ラインに直列挿入された抵抗R
iの後にクランプ素子としてのMO5電界効果トランジ
スタQiを並列に挿入することなどにより構成される。
この場合、MO8電界効果トランジスタQiは、そのド
イレンDが入力ラインに接続され、またそのゲートGと
ソースSとが共通接続されて接地電位GNDに接続され
る。これにより、入力ラインに静電気などの過電圧が乗
ると、そのライン電圧が上記MO8電界効果トランジス
タQiを通して一定以下にクランプされるようになる。
$2図は上記過電圧保護回路10付近の素子構造の概略
を示す。第1図に示した回路を含む半導体集積回路装置
はp−型シリコン半導体基体30を用いて形成されてい
る。この基体30には、先ず、nチャンネルMO8電界
効果トランジスタQnを形成するためのn1型ソース・
ドレイン領域34が形成されている。また、n”型ウェ
ル32が形成され、このウェル32にPチャンネルMO
3電界効果トランジスタQpを形成するためのP+型ソ
ース・ドレイン領域36が形成されている。両トランジ
スタQn、Qpにより上記C−MO8論理回路20が構
成される。また、上記基体30には、上記電圧クランプ
素子としてのMO8電界効果トランジスタQiを形成す
るためのn1型ソース・ドレイン領域34も形成されて
いる。この電圧クランプ素子としてのMO8電界効果ト
ランジスタQiは、例えばそのゲート絶縁膜を厚くする
ことなどにより、入力信号レベルよるも高く、かつ上記
C−MO8論理回路20の破壊電圧よりも低いしきい値
をもつように形成される。
しかしながら、上述した半導体集積回路装置では、上記
過電圧保護回路10が静電気などの過電圧を接地電位に
逃がすときに、C−MO5論理回路20が形成されてい
る半導体基体30に瞬間的に大きな電流Itを流す、こ
の電流Iiにより、付近の電位が瞬間的にもち上がって
、例えば上記C−MO8論理回路20にラッチアップを
生しさせるなどの悪影響をもたらすことがある、という
ことが本発明者によって明らかとされた。
また、静電気などのような高い電圧が上記入力ラインに
乗った場合は、いわゆるブレークダウンにより上記MO
8電界効果トランジスタQiのn+型トドレイン領域3
4らP−型半導体基体30にアバランシェ電流が流れる
ことがあり、このアバランシェ電流が流れることにより
上記MO5電界効果トランジスタQi自体が破壊される
恐れが生じる、ということも本発明者によって明らかと
された。
この発明は、以上のうよな問題点に着目してなされたも
のである。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、保護回路の動作による悪影響をなく
すようにした半導体集積回路装置技術を提供するもので
ある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明かにな
るであろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、過電圧保護回路をなす電圧クランプ素子を絶
縁膜上に形成することにより、保護回路の動作による電
流が付近の半導体基IQ位をもち上げることを防ぎ、こ
れにより保護1路の動作による悪影響をなくす、という
目的を達成するものである。
〔実施例〕
以下、この発明の代表的な実施例を図面を参照しながら
説明する。
なお、図面において同一あるいは相当する部分は同一符
号で示す。
第3図はこの発明の実施例による半導体集積回路装置の
過電圧保護回路付近の回路を示す。
また、第4図は上記回路が形成されている部分の素子構
造の一実施例を示す。
第3図および第4図に示す回路および素子が形成された
半導体集積回路装置は、電圧クランプ素子による過電圧
保護回路が設けられたC−MO8型論理用半導体集積回
路装置であって、内部回路が形成される半導体基体30
を覆う絶縁膜32上に別の半導体基体44が部分的に設
けられ、この半導体基体44に上記電圧クランプ素子が
形成されている。ここで、上記電圧クランプ素子が形成
される半導体基体44は接地電位GNDに接続されてい
る。電圧クランプ素子としてはnチャンネルMO3電界
効果トランジスタQiが上記絶縁膜上半導体基体44に
形成されている。
実施例についてさらに具体的に説明すると、先ず回路的
構成については、第3図に示すように、入力ラインに直
列に挿入された抵抗Riの後にクランプ素子としてのM
O8電界効果トランジスタQiを並列に挿入することに
より上記過電圧保護回路10が構成される。この場合、
MO8電界効果トランジスタQiは、そのドレインDが
入力ラインに接続さ九、またそのゲートGとソースSと
が共通接続されて接地電位GNDに接続される。
これにより、入力ラインに静電気などの過電圧が乗ると
、そのライン電圧が上記MO8電界効果トランジスタQ
iを通して一定以下にクランプされるようになる。
次に、構造的な構成については、第4図に示すように、
p−型シリコン半導体基体30が使用されている。この
基体30には、nチャンネルMO8電界効果トランジス
タQnを形成するためのn+型ソース・ドレイン領域3
4が形成されている。また、n−型ウェル32が形成さ
れ、このウェル32にpチャンネルMO3電界効果トラ
ンジスタQpを形成するためのp+型ソース・ドレイン
領域36が形成されている。両トランジスタQ n +
 Q pにより上記C−MO8論理回路20が構成され
る。
さらに、上記半導体基体30には、該基体30の表面を
覆う厚いフィールド酸化絶縁膜40、上記MO3電界効
果トランジスタQn、Qpのゲート酸化膜42、パシベ
ーション膜50.および電極52などが形成されている
。ことで、上記フィールド酸化絶縁膜40の上には単結
晶状態のシリコンによる半導体基体44が部分的に設け
られている。この半導体基体44は上記酸化絶縁膜40
上にて例えばレーザ・アニールなどにより単結晶化され
たものであって、この絶縁膜上半導体基体44に、上記
電圧クランプ素子としてのMO3電界効果トランジスタ
Qiを形成するためのn9型ソース・ドレイン領域44
nおよびp型頭域44Pが形成されている。さらに、そ
のP型頭域44pの上には、薄いゲート酸化膜48を介
して多結晶シリコンによるゲート46が形成されている
以上にようにして絶縁膜上に半導体基体44が設けられ
、さらにこの絶縁膜上半感体基体44に電圧クランプ素
子としてのMO3電界効果トランジスタQiが形成され
ている。このMO5電界効果トランジスタQiは、その
ドレインDが信号ライン側に、またそのゲートGとソー
スSが接地電位GNDに接続される。さらに実施例では
、第5図および第6図に示すように、上記絶縁膜上半導
体基体44のp型頭域44Pも接地電位GNDに接続さ
れている。
ここで、第5図は上記絶縁膜上半導体基体44に形成さ
れたMO5電界効果トランジスタの平面レイアウト状態
を示す。
また、第6図は第5図のVl−V1部分の断面状態を示
す。
さて、以上のように構成された半導体集積回路装置では
、内部のC−MO3論理回路2oを静電気などの過電圧
から保護する回路1oが絶縁膜40上に形成されている
ことにより、該保護回路10が動作して上記MO8電界
効果トランジスタQiに瞬間的に大きな電流Iiが流れ
ても、その電流Itは上記論理回路20が形成されてい
る半導体基体30の内部を経ることなく、接地電位GN
Dに流し落とされる。これにより、論理回路20が形成
されている半導基体30の電位が部分的にもち上げられ
て例えば該C−MO3論理回路20がラッチアップする
、といったような悪影響が確実に防止されるようになる
また、上記絶縁膜上半導体基体44のP型頭域44pを
一地電位にGNDに接続したことにより、入力ラインに
高い過電圧が乗って上記MO8電界効果トランジスタQ
iのn′型ドレイン領域44nからP型領域44Pにア
バランシェ電流が流れるようなことがあっても、つまり
ブレークダウンが生じるようなことがあっても、その電
流を上記p型領域44pから確実に吸取って接地電位G
NDに流し落すことができる。これにより、MO3電界
効果トランジスタQiはアバランシェ電流によって破壊
される恐れが大幅に少なくなる。つまり、耐破壊性が大
幅に向上させられる。
〔効果〕
(1)電圧クランプ素子による過電圧保護回路が設けら
れた半導体集積回路装置にあって、内部回路が形成され
る半導体基体を覆う絶縁膜上に半導体基体を設け、この
半導体基体に上記電圧クランプ素子を形成したことによ
り、保護回路の動作による悪影響をなくすことができる
。という効果が得られる。
(2)また、上記電圧クランプ素子が形成される半導体
基体を接地電位に接続したことにより、上記保護回路自
体の耐破壊強度を向上させることができる、という効果
が得ら九る。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。例えば、上記電圧ク
ランプ素子はバイポーラ素子であってもよい。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるC−MO8型論理用
半導体集積回路装置技術に適用した場合について説明し
たが、それに限定されるものではなく、例えば、NMO
3型半導体集積回路装置であるいはアナログ用半導体集
積回路装置などにも適用できる。少なくとも静電気など
による過電圧からの保護を必要とする条件のものには適
用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明者によって検討された半導体集積回路装
置の過電圧保護回路付近を示す回路図、第2図は第1図
に示した回路部分の素子構造の概略を示す図、 第3図はこの発明の実施例による半導体集積回路装置の
過電圧保護回路付近を示す回路図、第4図は第3図に示
した回路部分の素子構造を示す図、 第5図は電圧クランプ素子の平面レイアラ1〜状態を示
す図、 第6図は第5図のVl−V1部分の断面状態を示す図で
ある。 10・・・過電圧保護回路、20・・・内部回路(C−
MO3論理回路)、30・・半導体基体、32・・n−
型ウェル、34・・・n1型ソース・ドレイン領域、3
6・・p′″型ソース・ドレイン領域、Qi・・・電圧
クランプ素子(nチャンネルMO8電界効果トランジス
タ)、Qp、Qn−C−MO3論理回路を構成するMO
3電界効果トランジスタ、IN・・・外部接続用端子、
Ri・・・抵抗、G・・ゲート、S・・・ソース、D・
・ドレイン、It・・・過電圧保護回路の動作電流、G
ND・・接地電位、38・・・ゲート、40・・・酸化
絶縁膜、42・・・ゲート酸化膜、44 ・絶縁膜上に
形成された半導体基体、44n・・n+型ソース・ドレ
イン領域、44 p−p型頭域、46・・・ゲート、4
8・・・ゲート酸化膜、50 パシベーシゴン膜、52
・・・電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電圧クランプ素子による。過電圧保護回路が設けら
    れた半導体集積回路で卆って、内部回路が形成される半
    導体基体を覆う絶−一上に半導体基体を設け、この半導
    体基体に上記電圧クランプ素子を形成したことを特徴と
    す、る半導体集積回路装置。 2、上記電圧クランプ素子が勢威される半導体基板を接
    地電位に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体集積回路装置。
JP59003429A 1984-01-13 1984-01-13 半導体集積回路装置 Pending JPS60148161A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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