JPS6159767A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6159767A
JPS6159767A JP17933284A JP17933284A JPS6159767A JP S6159767 A JPS6159767 A JP S6159767A JP 17933284 A JP17933284 A JP 17933284A JP 17933284 A JP17933284 A JP 17933284A JP S6159767 A JPS6159767 A JP S6159767A
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JP
Japan
Prior art keywords
input terminal
transistor
schottky barrier
barrier diode
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP17933284A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Enomoto
宏 榎本
Yasushi Yasuda
保田 康
Masao Kumagai
正雄 熊谷
Akinori Tawara
田原 昭紀
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
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Publication date
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Publication of JPS6159767A publication Critical patent/JPS6159767A/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

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明性静電破壊防止回路を備えた半導体装置に関する
半導体集積回路−の半導体装置の入力端子には、静電気
による高電圧が印加される可能性があるので、静電破壊
防止回路を設ける必要力i−ある。
〔従来の技術〕
従来、単導体集積回路の入力端子に接続された静電破壊
防止回路として、第8図に示すものが知ら九でlい、る
 (特開昭56−79463)。すなわち、第8図に示
すように、従来の静電破壊防止回路はトランジスタTと
抵抗Rからなっておシ、半導体集積回路Cの入方端チェ
にトランジスタでのコレクタが直接接続され、トランジ
スタTのエミッタは接地され、ペースは抵抗Rを介して
接地されそいる。
第8図の回路において、入力端チェにトランジスタTの
コレクタ−ベース間ブレークダウン電圧nvc!1(z
oyyルトから4oデルト)を越えるサージ電圧が印加
されると、トランジスタTにアバランシ、ブレークダウ
ンによる逆バイアス電流がコレクタからベースに流れ始
め、抵抗Rの値が数10にΩと充分に大きければ、トラ
ンジスタTが導通してコレクタからエミッタに電流が流
れて、入力端子Iの電圧は低下する。こうして、半導体
集積回路Cは、入カ端チェに印加される静電気等ノサー
ジ電圧による破壊から保護されている。
〔発明が解決すべき問題点〕
しかしながら、上記従来の回路によれば、入力端子■の
サージ電圧はトランジスタTによる放電によって低下す
るが、その低下した電圧の値は抵抗凡の値が無限大とし
てもトランジスタTのコレクターエミッタ間ブレークダ
ウン電圧”Cl0(約17デルト)であシ、抵抗Rの値
が小さければBvczoより高い電圧Bvcm以下には
ならない。一方、入力端子Iには、静電破壊試験を行う
場合等、連続的にサージ電圧が印加されることがある。
このような場合、前回のサージ電圧のトランジスタTに
よる放電でBvcmまでしか低下していない状態で再び
サージ電圧が入力端チェに印加されることになシ、入力
端子の電圧はサージ電圧の印加回数が増えるに従りて高
くなシ、トランジスタTによる放電の効果が減少すると
いう問題点がある。 。
〔問題点を解決すべき手段〕
上記の問題点を解決するため罠、本発明により提供され
るものは、半導体回路と、半導体回路の入力端子に接続
された静電破壊防止回路とを具備し、静電破壊防止回路
は、半導体基板上のエピタキシャル層の一部を分離領域
によって該エピタキシャル層の他の部分から電気的に分
離した同一ランド内に形成され& NPN トランジス
タとショットキバリアダイオードとを具備し、NPN 
 )ランヅスタのコレクタ領域とショットキバリアダイ
オードのカソード領域とは同一ランド内のエピタキシャ
ル層に形成されており、ショットキバリアダイオードの
アノードを形成する金属コンタクトは該入力端子に接続
されており、NPN):yンジスタのエミッタ領域は接
地されており、入力端子にNPN トランジスタのコレ
クタ−ベース間耐圧を越える高電圧が印加されたときN
PN トランジスタとショットキバリアダイオードとは
PNPN トランジスタとして動作するようにしたこと
を特徴とする宇導体装置である。
〔作用〕
入力端子にNPN トランジスタのコレクタ−ベース間
耐圧を越えるサージ電圧が印加されると、アバランシ−
ブレークダウンによる小電流がコレク□ ターベース間
に流れてNPN トランジスタは導通し、次いでコレク
ターエミッタ間がル−クダウンすると大電流がショット
キバリアダイオードを順方向に流れ、それによショット
キバリアダイオード内の少数キャリアが増加して、°シ
ョットキバリアダイオードはPNジャンクシ謄ンよとし
て動作するようになる。この結果、PNPN トランジ
スタが形成されて入力端子の電圧はNPN トランジス
タのコレクターエミッタ間電圧V。BとPNジャンクシ
四ンの順方向電圧V、の和に等しい約1v程度迄低下す
るので、連続的にサージ電圧が入力端子に印加されても
、入力端子の電圧は上昇することはなく、従って半導体
回路は静電破壊から保護される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面によシ詳述する。
第1図は本発明の一実施例による半導体装置の回路図で
ある。第1図において、本実施例における半導体装置は
、周知のTTL (TranalztorTransl
stor Logic)回路とその静電破壊防止回路P
とからなりている。静電破壊防止回路Pは、ショットキ
バリアダイオードD1と、NPNトランジスタT1と、
抵抗R,とからなっている。ショットキバリアダイオー
ドD1のアノードはTTL回路の入力端子IK接続され
ており、カンードはNPN トランジスタのコレクタに
接続されている。
NPN )ツンジスタのベースは抵抗R1を介して接地
されており、エミッタは直接接地されている。
TTL回路は、周知の如く、入力信号のレベルシフト用
ト2/ジスタT2と、T2のエミッタに得られる信号を
反転するインバータトランジスタで3と、プルアップ抵
抗R2と、コレクタ抵抗R3と、ベース電荷引抜用抵抗
R4と、入力ダイオート°D3と、クランプダイオード
D2とを備えている。
第2図は第1図に示した静電破壊防止回路P内のショッ
トキバリアダイオードDI とNPN、トランジスタT
lの物理的構造を示す平面図、第3図は第2図の■−■
線断面図である。第2図及び第3図において、p″″形
手形体導体基板1上−形エピタキシャル層2が形成され
ており、p−形体導体基板1とn−形エピタキシャル層
2の間に層形埋込層3が形成されている。n−形エピタ
キシャルN2は、シ目ットキパリアグイオー)”DI 
とNPNト/’ンジスタT1とを同一ランド上に形成す
ぺ<、p+十形離領域4によって他のエピタキシャル層
2&。
2bから分離されている。n−形エピタキシャル領域2
 ハNPN トランジスタT1のコレクタ領域であると
共にショットキバリアダイオードDIのカソード領域で
もある。n″″形エピタキシャル領域2内の表面に、N
PN)ランラスタT10ペース領域となるp+十形散層
5が形成されており、p+十形散層5内の表面にNPN
 トランジスタT1のエミッタ領域となるn+十形散層
6が形成されている。n−形エピタキシャル領域2.2
m、2b、p+十形離領域4N P+十形散層5、及び
n+十形散層6の上拡絶縁層7が覆われてお夛、絶縁層
7にコンタクト窓8,9、及び10が設けられている。
コンタクト窓8,9、及び10を覆うように、アルミニ
ウム電極11,12、及び13がそれぞれ設けられてい
る。アルミニウム電極11と、n−形エピタキシャル層
2との間に、ショットキバリアダイオードDIが形成さ
れている。アルミニウム電極11はシぎットキパリアダ
イオードD!のアノードであシ、アルミニウム配線(図
示せず)によって入力端子Iに接続される。アルミニウ
ム電極12はNPN トランジスタのベース電極であり
、図示しない拡散層で形成される抵抗R1を介して接地
される。アルミニウム電極13はNPN トランジスタ
のエミッタ電極でアシ、図示しないアルミニウム配線に
よシ接地される。
第4図は第1図に示したTTL回路内のショットキバリ
アダイオードD2 、D3、及び入力端チェの物理的構
造を示す平面図、第5図は第4図のV−V線断面図であ
る。第4図及び第5図において、1はp−形手導体基板
、2e漬2d、2・はそれぞれ、p+十形離領域4によ
って電気的に分離されたn−形エピタキシャル領域、3
aはn十形埋込層、3bはn+十形散層、7は絶縁層、
14,15.16はコンタクト窓、16,17.18は
アルミニウム電極である。アルミニウム電極16,17
、及び18はそれぞれ、図示しないアルミニウム配線に
よシ、入力端子11接地線GND 、及びレベルシフト
トランジスタT2のベース電極に接続されている。コン
タクト窓15にショットキバリアダイオードD2が形成
され、コンタクト窓16にショットキバリアダイオード
D3が形成されている。
次に本発明の実施例による第1図に示した静電破壊防止
回路Pの動作を第6図及び第7図によシ説明する。入力
端子Iに印加されるサージ電圧Vがトランジスタのコレ
クタ−ベース間ブレークダウン電圧BvoB以下の場合
は、トランジスタT1はオフ状態にあシ、ショットキバ
リアダイオードD、を流れる電流は少ないので、ショッ
トキバリアダイオードD1は多数キャリアによつてショ
ットキバリアダイオードとしての動作をしている。
、サージ電圧Vがコレクターペース間ブレークダウン電
圧V。Bを越えると、しばらくは入力端子Iの電圧は上
昇を続けるが、やがてトランジスタTIのベースに、コ
レクタから逆方向電流が注入されて、トランジスタT1
はオンになる。すると大電流がショットキバリアダイオ
ードDI及びトランジスタTIのコレクターエミッタ間
に流れ、入力端子Iの電荷が放電されるので、入力端子
Iの電圧は下降し始める。ショットキバリアダイオード
D1に大電流が流れると、その中の少数キャリアが増加
するので、ショットキバリアダイオードD。
はPN接合として動作するようになる。この結果、第7
図に示すように、シヨットキバリアダイオードDI  
とトランジスタT1 とはPNPN トランジスタを形
成し、電流が入力端チェからショットキバリアダイオー
ドD、の上記PN接合を通りてトランジスタT1に図示
の如く流れる。上記PN接合の電圧は通常のトランジス
タの順方向最大定格vFである約O,S Vを越えず、
トランジスタTlのコレクターエミッタ間の最大定格電
圧V。Bは約0.2Vなので、入力端子■の電圧はV。
、+V、=IV迄低下させることができるので、連続的
にサージ電圧が印加される場合に特に静電破壊防止の効
果が大きいO 第8図に示した従来形によれば、入力端チェの電圧はコ
レクターエミッタ間耐圧Bvo□迄しか低下しない。B
vo□は抵抗Rの値を無限大にしても、17V程度と極
めて高く、連続的にサージ電圧が入力端子に印加される
と、第6図に点線で示す如く、入力電圧はV。□にサー
ジ電圧が加わった電圧となシ、学導体集積回路Cの静電
破壊防止の効果が減少する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、手導体回路の静
電破壊防止回路において、NPNトランジスタのコレク
タをショットキバリアトランジスタを介して入力端子に
接続したことによシ、入力端子■に印加されるサージ電
圧はPNジャンクションの順方向電圧vPとトランジス
タのコレクターエミッタ間電圧V。Bの和に等しい約1
v迄低下させることができるので、連続的にサージ電圧
が入力端子に印加されても、入力端子の電圧は上昇する
ことはなく、従りてヰ導体回路は静電破壊から確実に保
護される。
なお、実施例では被保護回路としてTTL回路を用いた
が、本発明はこれに限定されないことは勿論であシ、任
意の牛導体回路に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による手導体装置の回路図、 第2図は第1図に示した静電破壊防止回路内のショット
キバリアダイオードとNPN トランジスタの物理的構
造を示す平面図、 第3図は第2図のm−m線断面図、 第4図は第1図に示したTTL回路内のショットキバリ
アダイオード9及び入力端子の物理的構造を示す平面図
、 第5図は第4図のV−V線断面図、 第6図は第1図及び第8図の回路の動作を説明するため
の波形図、 第7図tiNPNトランジスタがオンになりたときにシ
ョットキバリアダイオードとNPN トランジスタとで
形成されるPNPN トランジスタを示す回路図、 第8図は従来の静電破壊防止回路を示す回路図である。 TTL・・・TTL回路、P・・・静電破壊防止回路、
Dl・・・ショットキバリアダイオード%T1 ・・・
NPN トランジスタ、1・・・p−形手導体基板、2
・・・エピタキシャル層、4・・・分離領域、5・・・
p膨拡散層、6・・・を膨拡散層、7・・・絶縁層、8
,9.10・・・コンタク)[,11,12,13・・
・アルミニウム電極。 第2回 ム 第3面 第4図 第6面 ア 第7面 第8面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.半導体回路と、該半導体回路の入力端子に接続され
    た静電破壊防止回路とを具備し、該静電破壊防止回路は
    、半導体基板上のエピタキシャル層の一部を分離領域に
    よって該エピタキシャル層の他の部分から電気的に分離
    した同一ランド内に形成されたNPNトランジスタとシ
    ョットキバリアダイオードとを具備し、該NPNトラン
    ジスタのコレクタ領域と該ショットキバリアダイオード
    のカソード領域とは該同一ランド内のエピタキシャル層
    に形成されており、該ショットキバリアダイオードのア
    ノードを形成する金属コンタクトは該入力端子に接続さ
    れており、該NPNトランジスタのエミッタ領域は接地
    されており、該入力端子に該NPNトランジスタのコレ
    クタ−ベース間耐圧を越える高電圧が印加されたとき該
    NPNトランジスタと該ショットキバリアダイオードと
    はPNPNトランジスタとして動作するようにしたこと
    を特徴とする半導体装置。
JP17933284A 1984-08-30 1984-08-30 半導体装置 Pending JPS6159767A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0349890A2 (en) * 1988-07-06 1990-01-10 National Semiconductor Corporation ESD low resistance input structure
JP2007250846A (ja) * 2006-03-16 2007-09-27 Denso Corp 入力保護回路

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