KR960009992B1 - 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로 - Google Patents

집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로 Download PDF

Info

Publication number
KR960009992B1
KR960009992B1 KR1019870010187A KR870010187A KR960009992B1 KR 960009992 B1 KR960009992 B1 KR 960009992B1 KR 1019870010187 A KR1019870010187 A KR 1019870010187A KR 870010187 A KR870010187 A KR 870010187A KR 960009992 B1 KR960009992 B1 KR 960009992B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circuit
substrate
terminal
capacitor
latch
Prior art date
Application number
KR1019870010187A
Other languages
English (en)
Other versions
KR880004578A (ko
Inventor
빈너를 요세프
레크 체크 베르너
Original Assignee
지멘스 악티엔게젤샤프트
드로스트, 후흐스
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 지멘스 악티엔게젤샤프트, 드로스트, 후흐스 filed Critical 지멘스 악티엔게젤샤프트
Publication of KR880004578A publication Critical patent/KR880004578A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR960009992B1 publication Critical patent/KR960009992B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L27/04Devices 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
    • H01L27/08Devices 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 including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices 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 including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices 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 including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices 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 including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
    • 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
    • H01L27/04Devices 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
    • H01L27/08Devices 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 including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices 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 including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices 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 including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices 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 including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
    • H01L27/0921Means for preventing a bipolar, e.g. thyristor, action between the different transistor regions, e.g. Latchup prevention
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/205Substrate bias-voltage generators
    • 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
    • H01L27/04Devices 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

요약 없음

Description

집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로
제1도는 본 발명의 제1실시예를 형성하는 하나의 트랜지스터 기억 셀을 구비하는 CMOS회로기술에서 래치업 방지회로를 가진 집적회로의 개략적인 단면도.
제2도는 본 발명의 제2실시예를 형성하기 위해 클램핑회로를 부가적으로 설치한 제1도에 도시한 래치업 방지회로를 구비한 집적회로의 개략적인 단면도.
제3도는 양호한 래치업 방지회로의 기본적인 회로를 나타내는 개략적인 블럭선도.
제4도는 상기 양호한 래치업 방지회로에 대한 예비적인 실시예의 개략적인 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 기판1a : 경계면
2 : 반도체 영역5,11,22,35 : 게이트 전극
6,12,37 : 게이트 전극7,13,23,34 : 절연층
16 : 기판 바이어스 전압 발생기27 : 래치업 방지회로
본 발명은 도핑된 반도체 기판이 기판 바이어스 전압 발생기의 출력에 접속된 기판바이어스 단자를 구비한 경우의 래치업 방지회로를 가진 CMOS 집적회로에 관한 것이다.
상보형 MOS 제조기술에 따라 설계된 이런 종류의 집적회로에서, 반도체 기판은 집적회로의 접지전위에 접속되어 있지 않고 기판 바이어스 전압 발생기에 의해 충전되어 있다. 기판 바이어스 전압 발생기의 기판 바이어스 전압은 트랜지스터 및 블로킹 층의 정전 용량을 감소시키고 스위칭 속도를 증가시킨다. n 도핑되어 삽입된 트로프 형(through-like)의 반도체 영역으로 제공된 p도핑된 재료로 이루어진 반도체 기판의 경우에, 약 -2내지 -3볼트의 음의 기판 바이어스 전압이 존재한다. 반도체 기판상에서 트로프 형 반도체 영역의 외측에 배치된 전계효과 트랜지스터의 소오스 영역은 접지전위에 접속되어 있다.
양의 공급 전압이 스위치 온되어 있을 순간에, 문제의 p도핑된 반도체 기판이 초기에 외부전위의 영향을 받지않는 플로팅 상태(floating state)라고 하자.
이 플로팅 상태는 기판 바이어스 전압 발생기가 동작할 때 종료된다. 공급 전압의 스위치 온과 기판 바이어스 전압 발생기의 동작간의 시간 간격은 커플링 정전 용량이 존재하는 클럭 주파수와 현존하는 정전 용량의 부하에 의해 기본적으로 영향을 받는다. 플로팅 시간동안에, 트로프 형 반도체 영역과 기판간에, 그리고 접지전위에 접속되어 있는 소오스 영역과 기판간에 존재하는 블로킹 층의 정전용량이 반도체 기판을 기판 바이어스 전압 발생기가 동작할 때까지 사라지지 않는 양의 바이어스 전압으로 일시적으로 충전시킬 수 있으며, 이때 양의 바이어스 전압은 기판 바이어스 전압 발생기의 출력에서 점차 증강되는 음의 바이어스 전압으로 대치된다. 그러나, 집적회로의 동작중에, 강한 전류가 기판 바이어스 전압 발생기를 통해 반도체 기판으로부터 접진전위로 접속된 단자로 분류(shunt)될 수 있고, 또한 기판 바이어스 전압 발생기의 내부 저항 양단의 전압 강하로 인해 반도체 기판의 양의 바이어스 전압으로 유도될 수 있다. 그러나, 양의 바이어스 전압은 일반적으로 집적회로의 파괴(breakdown)의 원인이 되는 래치업 효과를 일으킬 수 있기 때문에 집적회로의 고 안정성에 장해를 준다.
래치업 효과의 이해를 돕기 위하여, 트로프-형 반도체 영역에 위치한 제1채널형의 전계효과 트랜지스터의 단자와 상기 반도체 기판상의 영역외측에 위치한 제2채널형의 전계효과 트랜지스터의 단자간에 교대로 전도형태의 4연속 반도체 층이 제공된다고 하고, 여기서 첫번째 어급한 트랜지스터의 한 단자영역은 제1반도체층을 형성하고, 반도체 기판은 제3반도체층을 형성하며 최종 트랜지스터의 한 단자 영역은 제4반도체층을 형성한다고 하자. 이러한 구조는 기생 바이폴라 PNP트랜지스터와 기생 NPN트랜지스터를 형성한다. 상기 NPN트랜지스터의 베이스에 대응하는 PNP트랜지스터의 콜렉터와 NPN트랜지스터의 콜렉터에 대응하는 PNP트랜지스터의 베이스는 사이리스터(thyristor)에서 처럼 PNPN 4층 다이오드를 형성하는 구조가 될 수 있다. 상기 반도체 기판의 양의 바이어스 전압의 경우에, 제3 및 제4반도체 층간의 PN접합은 상기 4층 구조내의 기생 사이리스터 효과로 인해 상기 트랜지스터 사이에서 전류 통로가 발생할 정도의 전도 방향에서 바이어스 될 수 있다. 이 전류 통로는 양의 기판 바이어스 전압이 소멸된 후에도 잔존함으로써, 집적회로에 심한 과부하를 줄 수 있다.
트랜지스터 및 블로킹 층의 정전 용량을 감소시키기 위해, 집적회로상에서 소위 기판 바이어스 전압 발생기를 통해 발생되는 NMOS제조기술로서 음의 기판바이어스전압을 이용하는 것이 공지되어 있다. (H. 바이어스 및 K. 호르닝거에 의해 저술된 집적 MOS회로가 개재된 반도체 전자공학 14호, 247-248페이지 참조) 또한 양의 반도체 기판 전압의 경우에 래치업 효과가 위 기술서적 111-112페이지에 개재되어 있다. 기술의 수정(도핑 프로화일) 또는 설계변형(트로프 간격)이 채택될 수 있다는 것이 제안된 개선점이다. 래치업 효과를 억제하기 위한 다른 제안 방법은 테크닉컬 다이제스트 IEDM 85, 504-508페이지에 D. 타칵스등에 의해 저술된 온 칩 기판바이어스 발생기를 가진 n-웰 CMOS에서 정적이고 과도한 래치업경도(static and transient latch-up hardness in n-well CMOS with on-chip substrate-bias generator)로서 개재되어 있다. 이때 반도체 기판에서 기생 바리폴라 트랜지스터를 활성화 시키는데 부족한 값으로 반도체 기판 전위를 제한함으로써 래치업효과를 방지하는 클램핑 회로가 제안되어 있다. 이를 위해 클램핑회로는 고 용량성 충전전류를 접지로 방전시켜야만 한다.
상술한 클램핑회로는 기본적으로 반도체 기판이 양의 전압으로 충전될 가능성을 배제하는 것이 아니고, 단지 반도체 기판이 양의 전압으로 충전되려 할때 접지로 연결된 낮은 저항 값에 의해 양의 전하를 소산시키는 정도로 그 효과를 보상하고 있을 뿐이다.
따라서 본 발명의 목적은 래치업 효과의 발생이 크게 방지되는 레치업 방지회로를 제공하는데 있다.
본 발명에 의하면, 도핑된 반도체 기판에 배치되어 기판 바이어스 전압 발생기의 출력에 접속되어 있는 기판 바이어스 전압 단자로써 래치업 방지회로를 가진 CMOS집적회로를 제공하는데, 이때 캐패시터가 2개 캐패시터표면으로서 제공되며, 이의 제1캐패시터 표면은 도핑된 반도체 기판에 집적되고 또한 이의 제2캐패시터 표면은 기판 바이어스 전압 단자에서 탭(tap)이 된 전압에 의해 제어되는 전자적 방지회로를 통해 캐패시터용 바이어스 전압 발생기에 접속됨으로써, 상기 기판 바이어스 전압 단자로부터 탭이된 전압이 기준 전위와 트랜지스터의 개시 전압의 합보다 작을때는 상기 제2캐패시터 표면과 상기 캐패시터용 바이어스 전압 발생기가 상기 전자적 방지회로에 의해 서로 접속되고, 상기 기판 바이어스 전압 단자로부터 탭이된 전압이 상술한 합보다 클때는 상기 제2캐패시터 표면과 상기 캐패시터용 바이어스 전압 발생기가 상기 전자적 방지회로에 의해 서로 접속된다.
본 발명에 의해 얻어지는 잇점은 특히 래치업 효과를 유발할 수 있는 반도체 기판의 바람직하지 않은 충전전압이 간단한 방법으로 이러한 단점을 해소할 값으로 한정된다는 점이다.
이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
제1도에 도시한 본 발명에 따라 구성된 기억 셀 집적회로는 예를 들어 p도핑된 실리콘과 같은 도핑된 반도체 재료의 반도체 기판(1)은 n도핑되고 반도체 기판(1)의 경계면(1a)까지 연장되는 트로프 형의 반도체 영역(2)을 포함한다. 반도체 영역(2)외측에는 2개의 n-도핑된 채널 전계 효과 트랜지스터의 소오스 및 드레인 영역을 형성하는 반도체 기판의 n+ 도핑된 반도체 영역(3,4,20 및 21)이 삽입된다. 어떤 요구된 설계가 될 수 있는 캐패시터 C는 이 경우 평면 유전체 층(25), 평면 폴리 실리콘 층(26) 및 평면 n도핑된 층(24)으로 이루어지고, 또한 n도핑된 채널 전계효과 트랜지스터 T3과 함께 하나의 트랜지스터 기억 셀을 형성하며, 이 기억 셀에 정보를 입력하거나 이 기억 셀로부터 정보를 판독할 수 있다. 영역(3)과 영역(4) 사이, 영역(20)과 영역(21) 사이에 존재하는 채널영역은 각 경우에 게이트(5,22)에 의해 개별적으로 커버되고, 단자(6,37)로 개별적으로 제공되며, 예로서 SiO2로 각각 이루어진 얇은 전기 절연층(7,23)에 의해 경계면(1a)으로부터 분리된다. 드레인 영역(21)은 단자(38)에 접속되는 반면에 소오스 영역(3)은 접지전위 VSS에 접속되어 있는 단자(8)에 접속되어 있다. 또한 반도체 영역(2)은 p-도핑된 채널 전계효과 트랜지스터 T1의 소오스 및 드레인 영역을 표시하는 P+ 도핑된 영역(9,10)을 함유한다. 영역(9)과 영역(10) 사이에 위치한 채널영역은 단자(12)로 제공된 게이트(11)에 의해 커버되고, 예를들어 SiO2로 이루어진 얇은 전기 절연층(13)에 의해 경계면으로부터 분리된다. 전계효과 트랜지스터 T1의 소오스 영역(9)은 공급전위 VDD에 접속된 단자(14)에 접속되어 있다. 반도체 영역은 단자(14)에 접속된 n+도핑된 접촉영역(15)을 통해 공급전위 VDD에 접속된다.
예를들어 -2 내지 -3볼트의 음의 기판 바이어스 전압을 발생하고, 접지전위 VSS와 공급전위 VDD에 접속되는 기판 바이어스 전압 발생기(16)가 제공된다. 기판 바이어스 전압 발생기의 출력(17)은 입력(30)을 통해 래치업 방지회로(27)로 접속되고 또한 반도체 기판(1)에 삽입된 P+도핑된 기판 전압단자(18)에 접속된다. 따라서 반도체 기판(1)은 상기 발생기(16)에 의해 생성된 음의 기판 바이어스 전압 VBB를 전달하는데, 한편 반도체 기판(1)에 배치된 트랜지스터(예, T2)의 소오스 영역(예, 3)은 접진 전위 VSS를 전달한다. 이중 한가지 효과는 반도체 기판(1)에 배치된 트랜지스터의 드레인 및 소오스 영역의 블로킹층 정전용량이 감소된다는 점이다. 단자(8)과 단자(14) 사이에서 일점쇄선(19)으로 표시한 4층 구조(3,1,2 및 9)를 따라 발생할 수 있는 래치업 효과를 피하기 위하여, 캐패시터C의 용량성 충전전류는 전자적인 방지회로(27)에 의해 래치업효과가 유발될 수 있을 정도로 기판을 양으로 충전하기에는 불충분한 값으로 감소된다. 전자적인 방지회로(27)에서, 입력(30)에서의 신호값에 따라 입력(31)은 캐패시터C의 캐패시터 표면(26)에 접속되어 있는 출력(29)에 전기적으로 접속된다. 입력(31)은 캐패시터용 바이어스 전압 발생기(28)에 접속되며, 이 발생기는 접지전위 VSS및 공급전위 VDD에 접속된다.
바이어스 전압발생기의 출력전압은 예를들면 공급전압 VDD의 반으로 VDD/2가 된다. 전자적 방지회로의 입력(30)은 기판 바이어스 전압 발생기(16)의 출력(17)과 p+도핑된 기판 바이어스 전압단자(18)에 동시에 접속된다. 집적회로가 스위치 온되고 내부 기준전압보다 큰 전압 VBB가 발생할때, 전자적 방지회로는 입력(31)과 출력(29) 사이를 차단시킨다. 이러한 의미는 양의 기판 전위의 경우에 바이어스 전압 발생기(28)로부터 캐패시터C로 흐르는 용량성 충전 전류가 억제된다는 것을 뜻한다. 이것은 예를들어 공급전위 VDD가 스위치 온될때 발생하는데 그 이유는 기판 바이어스 전압 발생기가 충분한 음의 바이어스 전압을 아직 공급하지 않는 시간동안에 반도체 기판(1)이 캐패시터 충전전류에 의해 양의 바이어스 전압을 발생하기 때문이다. 정상동작 또는 음의 기판 바이어스 전압의 경우에, 캐패시터 표면(26)은 낮은 저항의 형태로 전자적 보호회로(27)를 통해 캐패시터용 바이어스 발생기(28)에 접속된다.
제2도는 본 발명의 제2실시예를 나타내며, 부가적인 클램핑 회로를 제외하고는 제1도의 실시예와 유사하다. 이를 위해 기판 바이어스 전압 발생기(16)의 출력(17)은 전자 스위치, 여기서는 전계효과 트랜지스터 T4를 통해 접지전위 VSS를 전달하는 회로점에 접속된다. 본 실시예에서 회로점은 단자(36)이다. 더 상세히 말해서, 제2도에 도시한 장치의 출력(17)은 반도체 기판(1)에 삽입된 n+도핑된 반도체 영역(32)에 접속된다. 또한 반도체 기판에 삽입된 n+도핑된 반도체 영역(33)은 접지전위 VSS를 전달하는 회로점, 즉 단자(36)에 접속된다. 상기 영역(32) 및 영역(33) 사이에 위치한 반도체 기판의 영역은 SiO2로 이루어진 얇은 전기 절연층(34)에 의해 경계면(1a)으로부터 분리된 게이트(35)로 덮어져 있다. 소자(34 및 35)와 함께 영역(32 및 33)은 n도핑된 채널전계효과 트랜지스터 T4를 형성하며, 또한 노드(17)를 통해 구동된다.
제2도의 스위칭 트랜지스터 T4는 영역(1) 및 영역(3) 사이의 pn접합의 전도 전압보다 낮은 저 개시 전압을 갖게 된다. 이것은 예를들어 1015cm-3의 양인 기본 도핑과 달리, 영역(32,33) 사이에 놓이는 반도체 기판(1)의 영역이 부가적인 도핑을 갖지 않은 경우에 정상적으로 성취되는 한편, 다른 전계효과 트랜지스터(예, T2)의 채널영역은 기본적인 도핑을 강화하는 경계면(1a)의 부근에서 부가적인 도핑으로 제공되며 약 1012cm-2의 투입량을 주입함으로서 편의상 도입된다. 2개의 다른 절연층 두께가 이용되고 있는 제조기술로서 유용된다면, 더 얇은 층 두께(예, 15nm)는 층(34)에 편의상 이용되는 한편 약 20 내지 25nm의 두께가 층(7,13)을 위해 선택된다. 반도체 기판(1)이 예를들어 공급전위 VDD가 접속되어 있지만, 제1도와 관련하여 설명된 바와 같이 기판 바이어스 전압 발생기(16)가 충분한 음의 전압에 아직 도달되어 있지 않다면, 게이트(35)는 또한 대응하여 양의 전압으로 바이어스되며, 따라서 저 개시 전압이 초과되었을때, 스위칭 트랜지스터 T4가 도통되게 한다. 결과적으로 노드(17)에 접속된 전압은 저 개시 전압의 값으로 한정된다.
한편 전자적 방지회로는 충전전류에 의한 반도체 기판(1)의 양의 충전 전압을 방지하기 위하여 캐패시터C의 용량성 충전전류를 차단 시키며, 부가적인 클램핑 회로는 기판이 양의 전압으로 충전되는 다른 모든 가능성을 방해한다. 예를들어 강한 전류가 동작중에 발생하고, 반도체 기판(1)과 요소(16,17,18)를 통해 접지전위 VSS로 반전될때, 전압 강하가 발생기회로(16)의 내부저항 W양단에서 발생할 수 있고, 그 결과 출력(17) 및 반도체 기판(1)은 적어도 양의 바이어스 전압에 일시적으로 도달한다. 이 경우, 전류는 부가적인 클램핑 회로를 통해 방전된다.
제1도 및 제2도에 도시한 기판 바이어스 전압 발생기(16), 전자적인 방지회로(27) 및 캐패시터용 바이어스 전압 발생기(28)는 편의상 반도체 기판상에 모두 집적된다.
제3도는 전자적인 방지회로(27)의 양호한 형태의 기본회로의 다이어 그램도이다. 이 방지회로는 3개의 개별적인 요소, 입력(30)을 가진 비교기(K), 증폭기(V), 입력(31) 및 출력(29)을 가진 전자 스위치(S)로 구성된다. 비교기(K)는 입력(30)에서 발생하는 전압과 접지전위 VSS용 프리 셋 전압을 비교한다. 비교의 결과가 양의 값으로 나타나면, 즉 발생된 전압이 설정된 전압치보다 크면, 적당한 신호가 증폭기(V)를 통해 증폭된 출력(30a)에서 방출되고, 전자 스위치(S)가 입력(31)과 출력(29)을 전기적으로 차단 시킨다. 그러나 입력(30)에서 발생하는 전압이 내부 전압치 보다 작으면, 출력(30a)에서 제2의 신호를 통해 입력(31)과 출력(29)이 전자 스위치(S)에서 전기적으로 접속된다. 증폭기(V)는 비교기(K)의 출력신호를 전자 스위치(S)에 적합한 요건에 따라 선택적으로 포함 시킬 수 있다.
제4도는 저항성 부하를 가진 전자적인 방지회로의 실시예의 개략적인 회로선도이다. 이 회로도에는 2개의 요소, 즉 비교기(K)와 전자 스위치(S)만으로 구성되어 있다. 비교기(K)는 n도핑된 채널의 전계효과 트랜지스터 T5와 특히 기판이 소오스 단자내 접속되어 있는 p도핑된 채널의 전계효과 트랜지스터 T6에 의해 형성되는 저항성 부하소자의 직렬조합으로 이루어져 있다. 전계효과 트랜지스터(T5 및 T6)의 게이트는 상호 접속되고 전자적 방지회로(27)의 입력을 형성한다. 상기 직렬회로의 제1단자는 공급전압 VDD에 접속되는 반면에 다른 단자는 접지전위 VSS에 접속된다. 전자 스위치(S)는 n도핑된 채널 전계효과 트랜지스터로 구성된다. 드레인 및 소오스 단자는 전자적 방지회로(27)의 입력(31)과 출력(30)을 각각 형성한다. 접합점(39)은 n도핑된 채널 전계효과 트랜지스터 T7의 게이트에 접속되는 반면에, 전계효과 트랜지스터(T7 및 T5)의 기판 단자는 기판전위 VBB에 접속된다.
동작중에, 입력(30)에서의 전압이 전계효과 트랜지스터 T5의 개시전압 UT와 접지전위 VSS의 합을 초과하면 T5 및 T6으로 형성되는 인버터의 출력 전압이 하강한다. 따라서 전계효과 트랜지스터 T5는 도통상태로 되고 접합점(39)에서의 전압을 감소시킨다. 이 경우 전계효과 트랜지스터 T7이 차단 상태로 되고 입력(31) 및 출력(29) 사이의 접속이 차단된다. 음의 기판 바이어스 전압, 즉 전압이 UT+VSS이하인 경우에, 전계효과 트랜지스터 T5는 차단 상태가 되고, 반면에 전계효과 트랜지스터 T6 및 T7은 도통상태가 된다. 이때 입력(31)과 출력(29)이 서로 전기적으로 접속된다. 따라서 정상동작 중에 공급전압 VDD이나 기판바이어스 전압 VBB가 전류에 의해 부하되지 않는다.
상기한 실시예에 부가하여, 또한 본 발명은 n도핑된 기판이 p도핑된 트로프형 반도체 영역을 제공한 실시예를 포함한다. 이 경우 모든 전도형 반도체 소자와 모든 전압 극성은 정반대 형태의 것으로 대치된다.
본 발명은 또한 다음의 수정과 함께 제1도 및 제2도에 기초한 실시예를 포함한다. 경계선 B1이 생략되고 2개의 요소가 n도핑된 기판으로 이제 참조된다. 이를 기초로, p도핑된 트로프형 반도체 영역이 이제 n도핑된 기판 내로 삽입되고 파선 B2에 의해 n도핑된 기판으로부터 삭제되어 회로 요소를 포함하게 된다.
기억셀로서 모노리딕 형으로 집적된 고밀도의 다이내믹 반도체 메모리의 주변회로를 본 발명의 바람직한 응용예로서 들 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판 바이어스 발생기의 출력에 접속된 기판 바이어스 단자와 도핑된 반도체 기판을 구비하고, 상보형 MOS회로 기술을 이용하는 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로에 있어서, 상기 반도체 기판에 집적된 제1캐패시터 표면과, 제2캐패시터 표면을 구비하는 캐패시터와, 상기 기판 바이어스 단자에 접속되어 그 단자상의 전압에 의해 제어되고, 또한 상기 캐패시터의 제2표면에 접속되고, 소정의 임계 전압을 가진 적어도 하나의 제1전계효과 트랜지스터를 구비하는 전자적 방지회로 및, 상기 전자적 방지회로에 접속된 소정의 전압을 제공하는 캐패시터 바이어스 발생기를 포함하는데, 상기 전자적 방지회로는 상기 기판 바이어스 단자상의 전압이 상기 전자 방지회로내의 상기 제1트랜지스터의 기준 전위 전압과 상기 임계전압간의 합보다 작을때 상기 캐패시터의 제2표면에 상기 캐패시터 바이어스 발생기를 접속시키고, 상기 기판바이어스 단자의 전압이 상기 합보다 더 클때 상기 캐패시터의 제2표면으로부터 상기 캐패시터 바이어스 발생기를 단락시키는 것을 특징으로 하는 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로.
  2. 제1항에 있어서, 제1전도형의 반도체 기판은 상기 제1전도형의 트로프형 반도체 영역에 의해 대체되고, 제2전도형의 트로프형 반도체 영역은 제2전도형의 반도체 기판에 의해 대체되며, 상기 제1전도형의 트로프형 반도체 영역은 상기 제2전도형의 반도체 기판에 삽입되는 것을 특징으로 하는 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전자적인 방지회로는 비교기, 증폭기 및 전자 스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비교기는 부하소자와 제1전계효과 트랜지스터의 직렬배치로 구성되고, 이 직렬 배치에서 부하소자의 제1단자는 양의 전압(공급전압)에 접속되며, 이 직렬 배치의 제2단자는 상기 제1전계효과 트랜지스터의 단자와 접지전위에 접속된 비교기의 제2입력으로 동시에 작용하고, 상기 제1전계 트랜지스터의 게이트 단자는 비교기의 제1입력을 형성하고 상기 전계효과 트랜지스터의 기판단자는 기판 바이어스전압 발생기의 출력에 접속되는 것을 특징으로 하는 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 부하소자는 다른 채널 형태로서 제2전계효과 트랜지스터이고, 상기 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자는 제1전계효과 트랜지스터의 게이트 단자에 접속되며, 상기 제1전계효과 트랜지스터의 기판단자는 직렬배치의 제1단자에 접속되는 것을 특징으로 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로.
  6. 제4항에 있어서, 상기 전자 스위치는 게이트 단자에 의해 상기 제1전계효과 트랜지스터와 상기 제1직렬배치의 부하 소자간의 접합점에 접속된 전계효과 트랜지스터를 포함하고, 상기 전계효과 트랜지스터의 기판단자는 기판 바이어스 전압 발생기의 출력에 접속되고, 소오스 단자는 상기 제2캐패시터 표면에 접속되며, 상기 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자는 상기 캐패시터용 바이어스 전압 발생기에 접속되는 것을 특징으로 하는 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 바이어스 전압 발생기의 출력은 전자 스위치를 통해 접지전위를 전송하는 회로점에 접속되고, 상기 전자 스위치는 기판 바이어스 전압 발생기의 출력을 통해 구동되는 것을 특징으로 하는 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 바이어스 전압 발생기, 캐패시터용 바이어스 전압 발생기, 전자적 방지회로, 그리고 전자 스위치가 모두 반도체 기판상에 집적되는 것을 특징으로 하는 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 집적회로가 고집적 밀도를 갖는 다이내믹 반도체 메모리용의 주변회로로 이용되는 것을 특징으로 하는 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로.
KR1019870010187A 1986-09-26 1987-09-15 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로 KR960009992B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3632828.6 1986-09-26
DE3632828 1986-09-26
DEP3632828.6 1986-09-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR880004578A KR880004578A (ko) 1988-06-07
KR960009992B1 true KR960009992B1 (ko) 1996-07-25

Family

ID=6310467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019870010187A KR960009992B1 (ko) 1986-09-26 1987-09-15 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4791317A (ko)
EP (1) EP0261370B1 (ko)
JP (1) JP2528794B2 (ko)
KR (1) KR960009992B1 (ko)
AT (1) ATE86798T1 (ko)
CA (1) CA1289202C (ko)
DE (1) DE3784608D1 (ko)
HK (1) HK68594A (ko)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3681540D1 (de) * 1985-08-26 1991-10-24 Siemens Ag Integrierte schaltung in komplementaerer schaltungstechnik mit einem substratvorspannungs-generator.
US4918663A (en) * 1987-09-16 1990-04-17 Motorola, Inc. Latch-up control for a CMOS memory with a pumped well
JPH0179141U (ko) * 1987-11-18 1989-05-26
JPH0666443B2 (ja) * 1988-07-07 1994-08-24 株式会社東芝 半導体メモリセルおよび半導体メモリ
JPH071864Y2 (ja) * 1988-09-08 1995-01-18 三洋電機株式会社 レベル判別回路
JP2645142B2 (ja) * 1989-06-19 1997-08-25 株式会社東芝 ダイナミック型ランダムアクセスメモリ
JP2644342B2 (ja) * 1989-09-01 1997-08-25 東芝マイクロエレクトロニクス株式会社 入力保護回路を備えた半導体装置
US5200919A (en) * 1990-06-29 1993-04-06 Texas Instruments Incorporated Electrically-erasable, electrically-programmable read-only memory cell with a selectable threshold voltage and methods for its use
US5157280A (en) * 1991-02-13 1992-10-20 Texas Instruments Incorporated Switch for selectively coupling a power supply to a power bus
JPH07283405A (ja) * 1994-04-13 1995-10-27 Toshiba Corp 半導体装置の保護回路
JP3332123B2 (ja) * 1994-11-10 2002-10-07 株式会社東芝 入力保護回路及びこれを用いた半導体装置
DE19540169C1 (de) * 1995-10-27 1996-11-28 Texas Instruments Deutschland Integrierte CMOS-Schaltung mit Schaltung zur Latch-up-Verhinderung sowie Status-Speicher
US6023186A (en) * 1996-04-30 2000-02-08 Kabushiki Kaisha Toshiba CMOS integrated circuit device and inspection method thereof
US6380571B1 (en) 1998-10-14 2002-04-30 National Semiconductor Corporation CMOS compatible pixel cell that utilizes a gated diode to reset the cell
US6078211A (en) * 1998-10-14 2000-06-20 National Semiconductor Corporation Substrate biasing circuit that utilizes a gated diode to set the bias on the substrate
US7309898B1 (en) 2002-05-20 2007-12-18 International Business Machines Corporation Method and apparatus for providing noise suppression in an integrated circuit
US8810283B2 (en) * 2012-05-22 2014-08-19 Analog Devices, Inc. CMOS transistor linearization method
US9202760B2 (en) 2012-06-26 2015-12-01 Infineon Technologies Ag Semiconductor devices and structures
US10204906B2 (en) * 2016-12-16 2019-02-12 Intel Corporation Memory with single-event latchup prevention circuitry

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4303958A (en) * 1979-06-18 1981-12-01 Motorola Inc. Reverse battery protection
US4353105A (en) * 1980-12-08 1982-10-05 National Semiconductor Corporation CMOS Latch-up protection circuit
JPS5812349A (ja) * 1981-07-16 1983-01-24 Toshiba Corp 相補型mos半導体装置
CA1175503A (en) * 1981-07-17 1984-10-02 Andreas Demetriou Cmos turn-on circuit
JPS5873147A (ja) * 1981-10-27 1983-05-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路装置
JPS58225664A (ja) * 1982-06-22 1983-12-27 Sanyo Electric Co Ltd C−mos集積回路
US4473758A (en) * 1983-02-07 1984-09-25 Motorola Inc. Substrate bias control circuit and method
JPH0828480B2 (ja) * 1983-09-30 1996-03-21 富士通株式会社 半導体集積回路装置
JPS6084864A (ja) * 1983-10-17 1985-05-14 Hitachi Ltd 半導体集積回路用給電装置
US4571505A (en) * 1983-11-16 1986-02-18 Inmos Corporation Method and apparatus of reducing latch-up susceptibility in CMOS integrated circuits
US4683488A (en) * 1984-03-29 1987-07-28 Hughes Aircraft Company Latch-up resistant CMOS structure for VLSI including retrograded wells
JPS6177421A (ja) * 1984-08-21 1986-04-21 ラテイス・セミコンダクター・コーポレーシヨン Cmosデバイスのラツチアツプを防止する回路と方法
US4670668A (en) * 1985-05-09 1987-06-02 Advanced Micro Devices, Inc. Substrate bias generator with power supply control means to sequence application of bias and power to prevent CMOS SCR latch-up

Also Published As

Publication number Publication date
US4791317A (en) 1988-12-13
DE3784608D1 (de) 1993-04-15
JPS6388858A (ja) 1988-04-19
EP0261370A2 (de) 1988-03-30
HK68594A (en) 1994-07-22
EP0261370A3 (en) 1988-09-14
EP0261370B1 (de) 1993-03-10
CA1289202C (en) 1991-09-17
JP2528794B2 (ja) 1996-08-28
ATE86798T1 (de) 1993-03-15
KR880004578A (ko) 1988-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR960009992B1 (ko) 집적회로에 이용하기 위한 래치-업 방지회로
US5465189A (en) Low voltage triggering semiconductor controlled rectifiers
KR960012249B1 (ko) 래치업 방지회로를 가진 cmos 집적회로장치
US6399990B1 (en) Isolated well ESD device
US6011420A (en) ESD protection apparatus having floating ESD bus and semiconductor structure
US4996626A (en) Resistorless electrostatic discharge protection device for high speed integrated circuits
KR100359395B1 (ko) 정전방전보호용회로및구분된버스아키텍쳐
US4609931A (en) Input protection MOS semiconductor device with zener breakdown mechanism
US5751042A (en) Internal ESD protection circuit for semiconductor devices
KR960009993B1 (ko) 집적회로에 이용하기 위한 레치-업 방지회로
US6411480B1 (en) Substrate pumped ESD network with trench structure
JP2710113B2 (ja) 相補性回路技術による集積回路
US5949094A (en) ESD protection for high density DRAMs using triple-well technology
KR980012291A (ko) 반도체 장치
CA1275457C (en) Integrated circuit in complementary circuit technology comprising a substrate bias generator
US5514893A (en) Semiconductor device for protecting an internal circuit from electrostatic damage
KR950010872B1 (ko) 반도체 집적 회로 장치
KR900004726B1 (ko) 대규모 집적회로용 보호회로
US6157070A (en) Protection circuit against latch-up in a multiple-supply integrated circuit
US7498615B2 (en) Electro-static discharge protection circuit and semiconductor device having the same
KR970004452B1 (ko) 정전보호회로
JP2783191B2 (ja) 半導体装置の保護回路
KR100223923B1 (ko) 정전기 방지장치
JPH044755B2 (ko)
CA1289267C (en) Latchup and electrostatic discharge protection structure

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20060628

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee