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JP2007129163A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2007129163A
JP2007129163A JP2005322681A JP2005322681A JP2007129163A JP 2007129163 A JP2007129163 A JP 2007129163A JP 2005322681 A JP2005322681 A JP 2005322681A JP 2005322681 A JP2005322681 A JP 2005322681A JP 2007129163 A JP2007129163 A JP 2007129163A
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Withdrawn
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JP2005322681A
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Inventor
Masaaki Noda
正明 野田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the device area of an ESD protection semiconductor device. <P>SOLUTION: In the ESD protection semiconductor device, a protection thyristor 10 interposed between its I/O terminal and its GND terminal, and a protection thyristor 20 interposed between its power-supply terminal and its GND terminal, have a first NPN transistor 21 in common. Also, the impurity diffusing layer to be the anode of the protection thyristor 20 interposed between its power-supply terminal and its GND terminal, and the impurity diffusing layer to be the anode of the protection thyristor 10 interposed between its I/O terminal and its GND terminal, are formed in a single well. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はESD(Electro-Static Discharge)から内部回路における内部素子を保護するための保護回路を有する半導体装置に関し、特に、面積効率の高いESD保護回路を有する半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device having a protection circuit for protecting internal elements in an internal circuit from ESD (Electro-Static Discharge), and more particularly to a semiconductor device having an ESD protection circuit with high area efficiency.

近年、半導体集積回路の微細化に伴い、小面積でESD電流の放電能力が高く、面積効率の高いESD保護半導体装置が求められている。面積効率の高いESD保護半導体装置として、サイリスタを用いる様々なESD保護素子及びESD保護回路が提案されている。   In recent years, along with the miniaturization of semiconductor integrated circuits, there is a demand for an ESD protection semiconductor device having a small area, high ESD current discharge capability, and high area efficiency. As ESD protection semiconductor devices with high area efficiency, various ESD protection elements and ESD protection circuits using thyristors have been proposed.

図7は、従来におけるESD保護半導体装置の構成を示す回路図である。なお、図7に示す構成は、例えば非特許文献1に開示されている。図7に示すように、従来のESD保護半導体装置では、I/O(In/Out)端子−GND端子間保護サイリスタ110および電源端子−GND端子間保護サイリスタ120のそれぞれに、N型MISトランジスタであるトリガー素子113、123が設けられている。図7に示す構成では、トリガー素子113、123のブレークダウン電流を、サイリスタ110、120を構成するPNPトランジスタ111、122のエミッタおよびベースに流すことによりPNPトランジスタ111、122とNPNトランジスタ112、121が動作状態に入り、サイリスタ110、120が動作する。   FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional ESD protection semiconductor device. The configuration shown in FIG. 7 is disclosed in Non-Patent Document 1, for example. As shown in FIG. 7, in a conventional ESD protection semiconductor device, an N-type MIS transistor is used for each of an I / O (In / Out) terminal-GND terminal protection thyristor 110 and a power supply terminal-GND terminal protection thyristor 120. Some trigger elements 113 and 123 are provided. In the configuration shown in FIG. 7, the breakdown currents of the trigger elements 113 and 123 are caused to flow through the emitters and bases of the PNP transistors 111 and 122 constituting the thyristors 110 and 120, whereby the PNP transistors 111 and 122 and the NPN transistors 112 and 121 are The operation state is entered, and the thyristors 110 and 120 operate.

図8は、図7に示す回路を構成する半導体装置の構造を示す断面図である。図8に示すように、従来の半導体装置では、P型の半導体基板131内に、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ110用のトリガー素子113、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ110、電源端子−GND端子間保護サイリスタ120、電源端子−GND端子間保護サイリスタ120用のトリガー素子123が独立して配置している。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device constituting the circuit shown in FIG. As shown in FIG. 8, in a conventional semiconductor device, a trigger element 113 for an I / O terminal-GND terminal protection thyristor 110 and an I / O terminal-GND terminal protection thyristor 110 are provided in a P-type semiconductor substrate 131. The trigger element 123 for the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 120 and the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 120 are arranged independently.

保護素子としてサイリスタを用いた場合、一般的に、N型MISトランジスタまたはP型MISトランジスタを保護素子として用いた場合よりも小さな面積で、ESD保護回路を構成することが可能となる。
Markus P.J.Mergens et al.,IEEE.,2003,0-7803-7873-3
When a thyristor is used as a protection element, an ESD protection circuit can generally be configured with a smaller area than when an N-type MIS transistor or a P-type MIS transistor is used as a protection element.
Markus PJMergens et al., IEEE., 2003, 0-7803-7873-3

しかしながら、上記従来の構成では、電源端子−GND端子間保護サイリスタ120を形成すると、ESD保護半導体装置の面積が大きくなるという不具合が生じていた。   However, in the conventional configuration, when the protective thyristor 120 between the power supply terminal and the GND terminal is formed, there is a problem that the area of the ESD protection semiconductor device is increased.

そこで、本発明では、ESD保護半導体装置において、装置面積の縮小を図ることを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to reduce the device area of an ESD protection semiconductor device.

本発明の第1態様の半導体装置は、保護回路を有する半導体装置であって、前記保護回路は、入出力端子にエミッタが接続される第1のPNPトランジスタを有する入出力端子−GND端子間保護サイリスタと、前記第1のPNPトランジスタのベースにベースが接続され、電源端子にエミッタが接続される第2のPNPトランジスタを有する電源端子−GND端子間保護サイリスタと、前記第1のPNPトランジスタのベース及び前記第2のPNPトランジスタのベースにコレクタが接続され、GND端子にエミッタが接続され、前記第1のPNPトランジスタのコレクタおよび前記第2のPNPトランジスタのコレクタにベースが接続される第1のNPNトランジスタとを備え、前記第1のNPNトランジスタは、前記入出力端子−GND端子間保護サイリスタおよび前記電源端子−GND端子間保護サイリスタによって共有されている。   The semiconductor device according to the first aspect of the present invention is a semiconductor device having a protection circuit, and the protection circuit includes a first PNP transistor having an emitter connected to the input / output terminal and protection between the input / output terminals and the GND terminal. A thyristor, a power supply terminal-GND terminal protection thyristor having a second PNP transistor having a base connected to a base of the first PNP transistor and an emitter connected to a power supply terminal; and a base of the first PNP transistor And a first NPN whose collector is connected to the base of the second PNP transistor, whose emitter is connected to the GND terminal, and whose base is connected to the collector of the first PNP transistor and the collector of the second PNP transistor. And the first NPN transistor includes the input / output terminal -GN. It is shared by the inter-terminal protecting thyristors and the power supply terminals -GND inter-terminal protection thyristor.

本発明の第1態様の半導体装置によると、第1のNPNトランジスタを入出力端子−GND端子間保護サイリスタおよび前記電源端子−GND端子間保護サイリスタによって共有しているため、装置面積を縮小することができ、チップの小型化を図ることができる。   According to the semiconductor device of the first aspect of the present invention, since the first NPN transistor is shared by the protective thyristor between the input / output terminal and the GND terminal and the protective thyristor between the power supply terminal and the GND terminal, the device area can be reduced. Therefore, the chip can be downsized.

本発明の第1態様の半導体装置において、半導体領域と、前記半導体領域内に形成されたP型ウェルと、前記半導体領域内に形成されたN型ウェルと、前記P型ウェル内に形成された第1のP型不純物拡散層および第1のN型不純物拡散層と、前記N型ウェル内に形成された第2のP型不純物拡散層、第3のP型不純物拡散層および第2のN型不純物拡散層とを備え、前記第1のPNPトランジスタは前記第2のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型ウェルから構成され、前記第2のPNPトランジスタは、前記第3のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型ウェルから構成され、前記第1のNPNトランジスタは、前記第1のN型不純物拡散層、前記P型ウェルおよび前記第2のN型不純物拡散層を含む前記N型ウェルから構成されていてもよい。この場合には、1つのN型ウェル内に第2のP型不純物拡散層および第3のP型不純物拡散層を形成しているため、装置面積をさらに縮小することができる。   In the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the semiconductor region, the P-type well formed in the semiconductor region, the N-type well formed in the semiconductor region, and the P-type well are formed. A first P-type impurity diffusion layer and a first N-type impurity diffusion layer; a second P-type impurity diffusion layer formed in the N-type well; a third P-type impurity diffusion layer; A first impurity diffusion layer, and the first PNP transistor includes the second P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the P-type well including the first P-type impurity diffusion layer, The second PNP transistor includes the P-type well including the third P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer, and the first NPN transistor includes the first NPN transistor, First N-type impurity diffusion layer It may be composed of the P-type well and the second of said N-type well including the N-type impurity diffusion layer. In this case, since the second P-type impurity diffusion layer and the third P-type impurity diffusion layer are formed in one N-type well, the device area can be further reduced.

この場合に、前記第2のP型不純物拡散層をコレクタとし、前記第3のP型不純物拡散層をエミッタとし、前記N型ウェルをベースとする第3のPNPトランジスタをさらに備えいてもよい。この場合には、第3のPNPトランジスタのエミッタ−コレクタ間パンチスルー耐圧を内部回路におけるP型MISトランジスタのゲート酸化膜の耐圧より小さな値に設定することにより、電源端子と入出力端子との間に保護機能を持たせることができる。   In this case, the semiconductor device may further include a third PNP transistor having the second P-type impurity diffusion layer as a collector, the third P-type impurity diffusion layer as an emitter, and the N-type well as a base. In this case, the punch-through breakdown voltage between the emitter and the collector of the third PNP transistor is set to a value smaller than the breakdown voltage of the gate oxide film of the P-type MIS transistor in the internal circuit, so that there is a gap between the power supply terminal and the input / output terminal. Can have a protective function.

本発明の第1態様の半導体装置において、半導体領域と、前記半導体領域内に形成されたN型ウェルと、前記N型ウェル内に形成されたP型拡散領域と、前記P型拡散領域内に形成された第1のP型不純物拡散層および第1のN型不純物拡散層と、前記N型ウェル内に形成された第2のP型不純物拡散層、第3のP型不純物拡散層および第2のN型不純物拡散層とを備え、前記第1のPNPトランジスタは、前記第2のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型ウェルから構成され、前記第2のPNPトランジスタは、前記第3のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型ウェルから構成され、前記第1のNPNトランジスタは、前記第1のN型不純物拡散層、前記P型ウェルおよび前記第2のN型不純物拡散層を含む前記N型ウェルから構成されていてもよい。この場合には、第3のPNPトランジスタのエミッタ−コレクタ間パンチスルー耐圧を内部回路におけるP型MISトランジスタのゲート酸化膜の耐圧より小さな値に設定することにより、電源端子と入出力端子との間に保護機能を持たせることができる。   In the semiconductor device of the first aspect of the present invention, a semiconductor region, an N-type well formed in the semiconductor region, a P-type diffusion region formed in the N-type well, and the P-type diffusion region The formed first P-type impurity diffusion layer and first N-type impurity diffusion layer, the second P-type impurity diffusion layer, the third P-type impurity diffusion layer and the first P-type impurity diffusion layer formed in the N-type well. 2 N-type impurity diffusion layers, and the first PNP transistor includes the second P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the P-type well including the first P-type impurity diffusion layer. The second PNP transistor includes the P-type well including the third P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer, and the first NPN The transistor includes the first N-type impurity Goldenrod, may be constituted from the P-type well and the second of said N-type well including the N-type impurity diffusion layer. In this case, the punch-through breakdown voltage between the emitter and the collector of the third PNP transistor is set to a value smaller than the breakdown voltage of the gate oxide film of the P-type MIS transistor in the internal circuit, so that there is a gap between the power supply terminal and the input / output terminal. Can have a protective function.

本発明の第1態様の半導体装置において、前記第2のP型不純物拡散層をコレクタとし、前記第3のP型不純物拡散層をエミッタとし、前記N型ウェルをベースとする第3のPNPトランジスタをさらに備えていてもよい。   In the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, a third PNP transistor having the second P-type impurity diffusion layer as a collector, the third P-type impurity diffusion layer as an emitter, and the N-type well as a base. May be further provided.

本発明の第1態様の半導体装置において、前記第1のPNPトランジスタのベースおよび前記第1のNPNトランジスタのコレクタに接続されるトリガー素子をさらに有していてもよい。つまり、トリガー素子がサイリスタの外部に取り付けられていてもよい。   The semiconductor device according to the first aspect of the present invention may further include a trigger element connected to a base of the first PNP transistor and a collector of the first NPN transistor. That is, the trigger element may be attached to the outside of the thyristor.

本発明の第1態様の半導体装置において、前記入出力端子にエミッタが接続され、前記第1のPNPトランジスタのコレクタにコレクタが接続され、前記第2のPNPトランジスタのベースにベースが接続される第4のPNPトランジスタと、前記電源端子にエミッタが接続され、前記第4のPNPトランジスタのコレクタにコレクタが接続され、前記第1のNPNトランジスタのコレクタにベースが接続される第5のPNPトランジスタとをさらに備えていてもよい。   In the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, an emitter is connected to the input / output terminal, a collector is connected to a collector of the first PNP transistor, and a base is connected to a base of the second PNP transistor. And a fifth PNP transistor having an emitter connected to the power supply terminal, a collector connected to the collector of the fourth PNP transistor, and a base connected to the collector of the first NPN transistor. Furthermore, you may provide.

本発明の第1態様の半導体装置においてトリガー素子がサイリスタの内部に取り付けられている場合には、半導体領域と、前記半導体領域内に形成されたP型ウェルと、前記半導体領域内に形成されたN型ウェルと、前記P型ウェル内に形成された第1のP型不純物拡散層および第1のN型不純物拡散層と、前記N型ウェル内に形成された第2のP型不純物拡散層、第3のP型不純物拡散層および第4のP型不純物拡散層とを備え、前記第1のPNPトランジスタは、前記第2のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型ウェルから構成され、前記第2のPNPトランジスタは、前記第4のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型ウェルから構成され、前記第1のNPNトランジスタは、前記第1のN型不純物拡散層、前記P型ウェルおよび前記N型ウェルから構成され、前記第4のPNPトランジスタは、前記第2のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第3のP型不純物拡散層から構成され、前記第5のPNPトランジスタは、前記第3のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第4のP型不純物拡散層から構成されていてもよい。この場合には、サイリスタ層とトリガー素子とで不純物拡散層を共有させることにより、装置面積をさらに縮小することができる。   In the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, when the trigger element is attached to the inside of the thyristor, the semiconductor region, the P-type well formed in the semiconductor region, and the semiconductor element are formed in the semiconductor region. An N-type well, a first P-type impurity diffusion layer and a first N-type impurity diffusion layer formed in the P-type well, and a second P-type impurity diffusion layer formed in the N-type well , A third P-type impurity diffusion layer and a fourth P-type impurity diffusion layer, wherein the first PNP transistor includes the second P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer. The P-type well including a P-type impurity diffusion layer, and the second PNP transistor includes the P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the P-type impurity diffusion layer. Consists of mold wells The first NPN transistor includes the first N-type impurity diffusion layer, the P-type well, and the N-type well, and the fourth PNP transistor includes the second P-type impurity diffusion layer, The fifth PNP transistor includes an N-type well and the third P-type impurity diffusion layer, and the fifth PNP transistor includes the third P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the fourth P-type impurity diffusion layer. It may be configured. In this case, the device area can be further reduced by sharing the impurity diffusion layer between the thyristor layer and the trigger element.

本発明の第1態様の半導体装置においてトリガー素子がサイリスタの内部に取り付けられている場合には、半導体領域と、前記半導体領域内に形成されたN型ウェルと、前記N型ウェル内に形成されたP型拡散領域と、前記P型拡散領域内に形成された第1のP型不純物拡散層および第1のN型不純物拡散層と、前記N型ウェル内に形成された第2のP型不純物拡散層、第3のP型不純物拡散層および第4のP型不純物拡散層とを備え、前記第1のPNPトランジスタは、前記第2のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型拡散領域から構成され、前記第2のPNPトランジスタは、前記第4の不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型拡散領域から構成され、前記第1のNPNトランジスタは、前記第1のN型不純物拡散層、前記P型ウェルおよび前記N型ウェルから構成され、前記第4のPNPトランジスタは、前記第2のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第3のP型不純物拡散層から構成され、前記第5のPNPトランジスタは、前記第3のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第4のP型不純物拡散層から構成されていてもよい。この場合には、サイリスタ層とトリガー素子とで不純物拡散層を共有させることにより、装置面積をさらに縮小することができる。   In the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, when the trigger element is attached to the inside of the thyristor, the semiconductor region, the N-type well formed in the semiconductor region, and the N-type well are formed. A P-type diffusion region, a first P-type impurity diffusion layer and a first N-type impurity diffusion layer formed in the P-type diffusion region, and a second P-type formed in the N-type well. And an impurity diffusion layer, a third P-type impurity diffusion layer, and a fourth P-type impurity diffusion layer, wherein the first PNP transistor includes the second P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer. The second PNP transistor includes the fourth impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer. Consists of the P-type diffusion region The first NPN transistor includes the first N-type impurity diffusion layer, the P-type well, and the N-type well, and the fourth PNP transistor includes the second P-type impurity diffusion layer. And the N-type well and the third P-type impurity diffusion layer, and the fifth PNP transistor includes the third P-type impurity diffusion layer, the N-type well and the fourth P-type impurity diffusion layer. It may be composed of layers. In this case, the device area can be further reduced by sharing the impurity diffusion layer between the thyristor layer and the trigger element.

本発明に係るESD保護半導体装置によると、電源端子−GND端子間保護サイリスタとI/O端子−GND端子間保護サイリスタとの2つのサイリスタを高い面積効率で配置することができる。   According to the ESD protection semiconductor device of the present invention, two thyristors, that is, a power supply terminal-GND terminal protection thyristor and an I / O terminal-GND terminal protection thyristor can be arranged with high area efficiency.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るESD保護半導体装置の構成を示す回路図である。図1に示すように、本実施形態のESD保護半導体装置は、I/O端子−接地端子間保護サイリスタ10と、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20と、第3のPNPトランジスタ4と、電源端子1と、I/O端子2と、GND端子3とを有している。そして、I/O端子2は、内部回路30における内部素子である例えばP型MISトランジスタ39のゲートに接続されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an ESD protection semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the ESD protection semiconductor device according to the present embodiment includes an I / O terminal-ground terminal protection thyristor 10, a power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20, a third PNP transistor 4, and a power supply. It has a terminal 1, an I / O terminal 2, and a GND terminal 3. The I / O terminal 2 is connected to the gate of, for example, a P-type MIS transistor 39 that is an internal element in the internal circuit 30.

電源端子−GND端子間保護サイリスタ20は、第1のNPNトランジスタ21と、第2のPNPトランジスタ22とを有している。第1のNPNトランジスタ21のエミッタはGND端子3に接続されて接地されている。第2のPNPトランジスタ22のエミッタは電源端子1に接続され、コレクタは第1のNPNトランジスタ21のベースに接続され、ベースは第1のNPNトランジスタ21のコレクタに接続されている。   The power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 includes a first NPN transistor 21 and a second PNP transistor 22. The emitter of the first NPN transistor 21 is connected to the GND terminal 3 and grounded. The emitter of the second PNP transistor 22 is connected to the power supply terminal 1, the collector is connected to the base of the first NPN transistor 21, and the base is connected to the collector of the first NPN transistor 21.

一方、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10は、第1のPNPトランジスタ11と、第1のNPNトランジスタ21とを有している。第1のPNPトランジスタ11のエミッタはI/O端子2に接続され、コレクタは、第1のNPNトランジスタ21のベースに接続され、ベースは、第1のNPNトランジスタ21のコレクタに接続されている。   On the other hand, the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 includes a first PNP transistor 11 and a first NPN transistor 21. The emitter of the first PNP transistor 11 is connected to the I / O terminal 2, the collector is connected to the base of the first NPN transistor 21, and the base is connected to the collector of the first NPN transistor 21.

電源端子−GND端子間保護サイリスタ20およびI/O端子−GND端子間保護サイリスタ10では、第1のNPNトランジスタ21を共有している。   The power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 and the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 share the first NPN transistor 21.

第3のPNPトランジスタ4のエミッタは電源端子1に接続され、コレクタはI/O端子2に接続され、ベースは第1のNPNトランジスタ21のコレクタに接続されている。この第3のPNPトランジスタ4は電源端子1とI/O端子2との間に形成される。第3のPNPトランジスタ4のエミッタ−コレクタ間パンチスルー耐圧を内部回路30におけるP型MISトランジスタ39のゲート酸化膜の耐圧より小さな値に設定することにより、電源端子1とI/O端子2との間に保護機能を持たせることができる。   The emitter of the third PNP transistor 4 is connected to the power supply terminal 1, the collector is connected to the I / O terminal 2, and the base is connected to the collector of the first NPN transistor 21. The third PNP transistor 4 is formed between the power supply terminal 1 and the I / O terminal 2. By setting the emitter-collector punch-through breakdown voltage of the third PNP transistor 4 to a value smaller than the breakdown voltage of the gate oxide film of the P-type MIS transistor 39 in the internal circuit 30, the power supply terminal 1 and the I / O terminal 2 A protective function can be provided between them.

なお、図示は省略するが、各トランジスタの間には、寄生抵抗や故意に設けた抵抗が介在していてもよい。   Although illustration is omitted, a parasitic resistance or a purposely provided resistance may be interposed between the transistors.

第1のNPNトランジスタ21のコレクタ、第3のPNPトランジスタ4のベース、第1のPNPトランジスタ11のベースおよび、第2のPNPトランジスタ22のベースは、トリガー素子5の一端に接続されている。トリガー素子5の他端はGND端子3に接続されている。   The collector of the first NPN transistor 21, the base of the third PNP transistor 4, the base of the first PNP transistor 11, and the base of the second PNP transistor 22 are connected to one end of the trigger element 5. The other end of the trigger element 5 is connected to the GND terminal 3.

図2は、図1に示す回路を実現する半導体装置の構造を示す断面図である。図2に示すように、本実施形態のESD保護半導体装置では、P型の半導体基板31内に、半導体基板31よりもP型不純物濃度の高いP型ウェル32と、N型ウェル33とが配置している。P型ウェル32内には、P型ウェル32内よりもP型不純物濃度の高いP型の不純物拡散層34とN型の不純物拡散層35とがP型ウェル32を挟んで形成されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor device that realizes the circuit shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the ESD protection semiconductor device of this embodiment, a P-type well 32 having a P-type impurity concentration higher than that of the semiconductor substrate 31 and an N-type well 33 are arranged in a P-type semiconductor substrate 31. is doing. In the P-type well 32, a P-type impurity diffusion layer 34 and an N-type impurity diffusion layer 35 having a P-type impurity concentration higher than that in the P-type well 32 are formed with the P-type well 32 interposed therebetween.

そして、N型ウェル33内には、P型の不純物拡散層36とP型の不純物拡散層37とがN型ウェル33を挟んで互いに離間して配置されており、P型の不純物拡散層37とN型の不純物拡散層38とが対向する位置にN型ウェル33を挟んで形成されている。   In the N-type well 33, a P-type impurity diffusion layer 36 and a P-type impurity diffusion layer 37 are arranged apart from each other with the N-type well 33 interposed therebetween. And the N-type impurity diffusion layer 38 are formed so as to sandwich the N-type well 33 therebetween.

N型の不純物拡散層35にはGND端子3が接続され、P型の不純物拡散層36にはI/O端子2が接続され、P型の不純物拡散層37には電源端子1が接続されている。N型の不純物拡散層38にはトリガー素子5の一端が接続されている。トリガー素子5としては、PNPトランジスタ、N型MISトランジスタ、P型MISトランジスタまたはツェナーダイオード等を用いることができる。また、トリガー素子5のかわりに、複数の素子から構成されるトリガー回路を用いてもよい。なお、トリガー素子5の他端はGND端子3に接続されている。   The GND terminal 3 is connected to the N-type impurity diffusion layer 35, the I / O terminal 2 is connected to the P-type impurity diffusion layer 36, and the power supply terminal 1 is connected to the P-type impurity diffusion layer 37. Yes. One end of the trigger element 5 is connected to the N-type impurity diffusion layer 38. As the trigger element 5, a PNP transistor, an N-type MIS transistor, a P-type MIS transistor, a Zener diode, or the like can be used. Further, instead of the trigger element 5, a trigger circuit composed of a plurality of elements may be used. The other end of the trigger element 5 is connected to the GND terminal 3.

N型の不純物拡散層35、P型ウェル32およびN型の不純物拡散層38(またはN型ウェル33)は、N型の不純物拡散層35をエミッタ、P型ウェル32をベース、N型の不純物拡散層38(またはN型ウェル33)をコレクタとする第1のNPNトランジスタ21を構成している。一方、P型の不純物拡散層36、N型ウェル33およびP型の不純物拡散層34(またはP型ウェル32)は、P型の不純物拡散層36をエミッタ、N型ウェル33をベース、P型の不純物拡散層34(またはP型ウェル32)をコレクタとする第1のPNPトランジスタ11を構成している。また、P型の不純物拡散層37、N型ウェル33およびP型の不純物拡散層34(またはP型ウェル32)は、P型の不純物拡散層37をエミッタ、N型ウェル33をベース、P型の不純物拡散層34(またはP型ウェル32)をコレクタとする第2のPNPトランジスタ22を構成している。また、P型の不純物拡散層36、N型ウェル33およびP型の不純物拡散層37は、P型の不純物拡散層37をエミッタ、N型ウェル33をベース、P型の不純物拡散層36をコレクタとする第3のPNPトランジスタ4を構成している。   The N-type impurity diffusion layer 35, the P-type well 32, and the N-type impurity diffusion layer 38 (or the N-type well 33) include the N-type impurity diffusion layer 35 as an emitter, the P-type well 32 as a base, and an N-type impurity. A first NPN transistor 21 having the diffusion layer 38 (or N-type well 33) as a collector is formed. On the other hand, the P-type impurity diffusion layer 36, the N-type well 33, and the P-type impurity diffusion layer 34 (or P-type well 32) have a P-type impurity diffusion layer 36 as an emitter, an N-type well 33 as a base, and a P-type impurity diffusion layer 36. The first PNP transistor 11 having the collector of the impurity diffusion layer 34 (or P-type well 32) as a collector is configured. The P-type impurity diffusion layer 37, the N-type well 33, and the P-type impurity diffusion layer 34 (or the P-type well 32) include the P-type impurity diffusion layer 37 as an emitter, the N-type well 33 as a base, and a P-type impurity diffusion layer 37. The second PNP transistor 22 having the impurity diffusion layer 34 (or the P-type well 32) as a collector is formed. The P-type impurity diffusion layer 36, the N-type well 33, and the P-type impurity diffusion layer 37 include the P-type impurity diffusion layer 37 as an emitter, the N-type well 33 as a base, and the P-type impurity diffusion layer 36 as a collector. The third PNP transistor 4 is configured.

なお、I/O端子−GND間保護サイリスタ10は、P型の不純物拡散層36、N型ウェル33、P型ウェル32及びN型の不純物拡散層35からなり、P型の不純物拡散層36をアノードとし、N型の不純物拡散層35をカソードとするサイリスタである。一方、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20は、P型の不純物拡散層37、N型ウェル33、P型ウェル32及びN型の不純物拡散層35からなり、P型の不純物拡散層37をアノードとし、N型の不純物拡散層35をカソードとするサイリスタである。   The I / O terminal-GND protection thyristor 10 includes a P-type impurity diffusion layer 36, an N-type well 33, a P-type well 32, and an N-type impurity diffusion layer 35. This is a thyristor having an anode and an N-type impurity diffusion layer 35 as a cathode. On the other hand, the protective thyristor 20 between the power supply terminal and the GND terminal includes a P-type impurity diffusion layer 37, an N-type well 33, a P-type well 32, and an N-type impurity diffusion layer 35. The P-type impurity diffusion layer 37 is an anode. And a thyristor having an N-type impurity diffusion layer 35 as a cathode.

なお、本実施形態において、N型ウェル33はフローティング電位にすることが好ましい。これは、集積回路の実使用時の電源立ち上げ後に、保護サイリスタがON状態になり電流を流し続けないようにするためである。その理由は、以下の通りである。   In the present embodiment, the N-type well 33 is preferably set to a floating potential. This is to prevent the protective thyristor from being turned on after the power supply during actual use of the integrated circuit is turned on to keep current flowing. The reason is as follows.

すなわち、電源立ち上げ時に、I/O端子2の電圧が電源端子1の電圧よりも早く立ち上がる場合には、I/O端子2に接続されたP型の不純物拡散層36およびN型ウェル33のPN接合を介して電流を流そうとする。この時、N型のウェル33が、配線、素子または回路などを介して電源端子1と接続されていると、第1のPNPトランジスタ11のエミッタ−ベース電流が電源端子1から内部回路30を経由してGND端子3に流れ込むことになる。したがって、第1のPNPトランジスタ11が動作状態に入り、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10が動作状態になる。このとき、I/O端子−GND間保護サイリスタ10を構成する第1のNPNトランジスタ21が、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20を動作状態にする。従って電源立ち上げ後に、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20がON状態で電流を流し続けるという不具合が生ずることになるのである。   That is, when the voltage at the I / O terminal 2 rises faster than the voltage at the power supply terminal 1 when the power is turned on, the P-type impurity diffusion layer 36 and the N-type well 33 connected to the I / O terminal 2 Attempt to pass current through the PN junction. At this time, if the N-type well 33 is connected to the power supply terminal 1 via a wiring, an element or a circuit, the emitter-base current of the first PNP transistor 11 passes from the power supply terminal 1 via the internal circuit 30. Then, it flows into the GND terminal 3. Therefore, the first PNP transistor 11 enters the operating state, and the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 enters the operating state. At this time, the first NPN transistor 21 configuring the I / O terminal-GND protection thyristor 10 brings the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 into an operating state. Therefore, after the power supply is turned on, there arises a problem that the current continuity is kept flowing while the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 is in the ON state.

次に、本実施形態の半導体装置の動作を説明する。まず、GND端子3を接地してI/O端子2に正のESDストレスを与えた場合の動作について図1および図2を参照しながら説明する。この場合にサイリスタが動作状態になる電圧(以下では、トリガー電圧と称する)は、トリガー素子5によって決定される。トリガー素子5としてMIS型の集積回路を用いた場合には、トリガー電圧をゲート絶縁膜の耐圧以下の値に設定する。ここでは、ゲート絶縁膜耐圧が8Vであって、トリガー電圧を6Vに設定した場合を例にする。   Next, the operation of the semiconductor device of this embodiment will be described. First, the operation when the GND terminal 3 is grounded and positive ESD stress is applied to the I / O terminal 2 will be described with reference to FIGS. In this case, a voltage at which the thyristor is activated (hereinafter referred to as a trigger voltage) is determined by the trigger element 5. When an MIS type integrated circuit is used as the trigger element 5, the trigger voltage is set to a value equal to or lower than the breakdown voltage of the gate insulating film. Here, a case where the gate insulating film withstand voltage is 8V and the trigger voltage is set to 6V is taken as an example.

I/O端子2に流れ込んだ正のESD電流は、P型の不純物拡散層36(第1のPNPトランジスタ11のエミッタ)からN型の不純物拡散層38(第1のPNPトランジスタ11のベース)に流れ、トリガー素子5に流れ込む。   The positive ESD current flowing into the I / O terminal 2 flows from the P-type impurity diffusion layer 36 (emitter of the first PNP transistor 11) to the N-type impurity diffusion layer 38 (base of the first PNP transistor 11). Flows into the trigger element 5.

トリガー素子5の電圧がトリガー電圧である6Vに達すると、I/O端子2から入ったESD電流はN型の不純物拡散層38から流れ出し、トリガー素子5を経由してGND端子3に流れ込む。この電流は、第1のPNPトランジスタ11のエミッタ−ベース電流であるため、第1のPNPトランジスタ11は動作状態となり、コレクタ電流を流す。すなわち、P型不純物領域36から入った電流は、N型ウェル33、P型ウェル32の経路も流れるようになる。P型ウェル32に入った電流は、N型不純物領域35に入り、GND端子に流れ込む。すなわち、第1のPNPトランジスタ11のコレクタ電流は第1のNPNトランジスタ21のベース−エミッタ電流となるため、第1のNPNトランジスタ21が動作する。   When the voltage of the trigger element 5 reaches 6 V which is the trigger voltage, the ESD current that has entered from the I / O terminal 2 flows out of the N-type impurity diffusion layer 38 and flows into the GND terminal 3 through the trigger element 5. Since this current is the emitter-base current of the first PNP transistor 11, the first PNP transistor 11 is in an operating state, and a collector current flows. That is, the current entered from the P-type impurity region 36 also flows through the N-type well 33 and the P-type well 32. The current that has entered the P-type well 32 enters the N-type impurity region 35 and flows into the GND terminal. That is, since the collector current of the first PNP transistor 11 becomes the base-emitter current of the first NPN transistor 21, the first NPN transistor 21 operates.

以上の動作により、第1のPNPトランジスタ11および第1のNPNトランジスタ21からなるI/O端子−GND端子間保護サイリスタ10が動作し、I/O端子2に入ったESD電流をGND端子3に排出させる。   With the above operation, the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 including the first PNP transistor 11 and the first NPN transistor 21 operates, and the ESD current that has entered the I / O terminal 2 is applied to the GND terminal 3. Let it drain.

次に、GND端子3を接地して電源端子1に正のESDストレスを与えた場合の動作について図1および図2を参照しながら説明する。ここでは、トリガー電圧は6Vに設定した場合を例とする。   Next, an operation when the GND terminal 3 is grounded and a positive ESD stress is applied to the power supply terminal 1 will be described with reference to FIGS. Here, the trigger voltage is set to 6V as an example.

電源端子1に流れこんだ正のESD電流は、電源端子1に接続されているP型の不純物拡散層(第2のPNPトランジスタ22のエミッタ)37からN型ウェル33(第2のPNPトランジスタ22のベース)およびN型の不純物拡散層38(第2のPNPトランジスタ22のベース)に流れ、トリガー素子5に流れ込む。   The positive ESD current that has flowed into the power supply terminal 1 flows from the P-type impurity diffusion layer (emitter of the second PNP transistor 22) 37 connected to the power supply terminal 1 to the N-type well 33 (second PNP transistor 22). And the N-type impurity diffusion layer 38 (the base of the second PNP transistor 22) and the trigger element 5.

トリガー素子5の電圧がトリガー電圧である6Vに達すると、I/O端子2から入ったESD電流はN型の不純物拡散層38から流れ出し、トリガー素子5を経由してGND端子3に流れ込む。この電流は、第2のPNPトランジスタ22のエミッタ−ベース電流であるため、第2のPNPトランジスタ22は動作状態となり、コレクタ電流を流す。すなわち、P型不純物領域37から入った電流は、N型ウェル33、P型ウェル32の経路も流れるようになる。P型ウェル32に入った電流は、N型不純物領域35に入り、GND端子3に流れ込む。すなわち、第2のPNPトランジスタ22のコレクタ電流は第1のNPNトランジスタ21のベース−エミッタ電流となるため、第1のNPNトランジスタ21が動作する。   When the voltage of the trigger element 5 reaches 6 V which is the trigger voltage, the ESD current that has entered from the I / O terminal 2 flows out of the N-type impurity diffusion layer 38 and flows into the GND terminal 3 through the trigger element 5. Since this current is the emitter-base current of the second PNP transistor 22, the second PNP transistor 22 is in an operating state, and a collector current flows. That is, the current entered from the P-type impurity region 37 also flows through the N-type well 33 and the P-type well 32. The current that has entered the P-type well 32 enters the N-type impurity region 35 and flows into the GND terminal 3. That is, since the collector current of the second PNP transistor 22 becomes the base-emitter current of the first NPN transistor 21, the first NPN transistor 21 operates.

以上の動作により、第2のPNPトランジスタ22および第1のNPNトランジスタ21から構成される電源端子−GND端子間保護サイリスタ20が動作し、電源端子1に入ったESD電流をGND端子3に排出する。   Through the above operation, the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 including the second PNP transistor 22 and the first NPN transistor 21 operates, and discharges the ESD current that has entered the power supply terminal 1 to the GND terminal 3. .

本実施形態では、第1のNPNトランジスタ21を、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20とI/O端子−GND端子間保護サイリスタ10とで共用している。これにより、従来のように各サイリスタにNPNトランジスタを形成していた場合と比較して、装置面積を縮小することができる。   In the present embodiment, the first NPN transistor 21 is shared by the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 and the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10. As a result, the device area can be reduced as compared with the conventional case where an NPN transistor is formed in each thyristor.

さらに、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20のアノードであるP型の不純物拡散層37と、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10のアノードであるP型の不純物拡散層36とを、1つのN型ウェル33の中に形成している。これにより、従来のようにP型の不純物拡散層を別々のN型ウェル内に形成していた場合と比較して、装置面積を縮小することができる。以上のように、本実施形態では、装置面積の縮小によりチップの小型化を図ることができる。   Further, a P-type impurity diffusion layer 37 that is the anode of the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 and a P-type impurity diffusion layer 36 that is the anode of the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 are Two N-type wells 33 are formed. As a result, the device area can be reduced as compared with the conventional case where the P-type impurity diffusion layer is formed in a separate N-type well. As described above, in this embodiment, it is possible to reduce the size of the chip by reducing the device area.

また、トリガー素子を各サイリスタの外部に形成している。これにより、トリガー素子としてMIS型トランジスタ以外のトランジスタを用いることができるため、選択の幅を拡げることができる。   Moreover, the trigger element is formed outside each thyristor. Thereby, since a transistor other than the MIS type transistor can be used as the trigger element, the range of selection can be expanded.

(第2の実施形態)
以下では、本発明の第2の実施形態に係るESD保護半導体装置の構成について、図面を参照しながら説明する。本実施形態のESD保護半導体装置は、第1の実施形態のESD保護半導体装置と同様の回路構成を有するが、半導体基板上におけるレイアウトが異なる。図3は、第2の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。図3に示すように、本実施形態のESD保護半導体装置では、P型の半導体基板41内にN型ウェル42が形成されている。N型ウェル42内にはP型拡散領域43が形成され、P型拡散領域43内には、P型の不純物拡散層44とN型の不純物拡散層45とがP型拡散領域43を挟んで形成されている。
(Second Embodiment)
The configuration of the ESD protection semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The ESD protection semiconductor device of this embodiment has a circuit configuration similar to that of the ESD protection semiconductor device of the first embodiment, but the layout on the semiconductor substrate is different. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the second embodiment. As shown in FIG. 3, in the ESD protection semiconductor device of this embodiment, an N-type well 42 is formed in a P-type semiconductor substrate 41. A P-type diffusion region 43 is formed in the N-type well 42, and a P-type impurity diffusion layer 44 and an N-type impurity diffusion layer 45 sandwich the P-type diffusion region 43 in the P-type diffusion region 43. Is formed.

一方、N型ウェル42内のうちP型拡散領域43と対抗する位置には、P型の不純物拡散層46がN型ウェル42を挟んで形成されている。N型ウェル42内のうちP型の不純物拡散層46と対抗する位置には、P型の不純物拡散層47がN型ウェル42を挟んで形成されている。N型ウェル42内のうちP型の不純物拡散層47と対向する位置には、N型の不純物拡散層48がN型ウェル42を挟んで形成されている。   On the other hand, a P-type impurity diffusion layer 46 is formed in the N-type well 42 so as to face the P-type diffusion region 43 with the N-type well 42 interposed therebetween. A P-type impurity diffusion layer 47 is formed in the N-type well 42 at a position facing the P-type impurity diffusion layer 46 with the N-type well 42 interposed therebetween. An N-type impurity diffusion layer 48 is formed in the N-type well 42 so as to face the P-type impurity diffusion layer 47 with the N-type well 42 interposed therebetween.

P型の不純物拡散層46はI/O端子2に接続され、P型の不純物拡散層47は電源端子1に接続され、N型の不純物拡散層45はGND端子3に接続されている。N型の不純物拡散層48はトリガー素子5の一端に接続されている。   The P-type impurity diffusion layer 46 is connected to the I / O terminal 2, the P-type impurity diffusion layer 47 is connected to the power supply terminal 1, and the N-type impurity diffusion layer 45 is connected to the GND terminal 3. The N-type impurity diffusion layer 48 is connected to one end of the trigger element 5.

N型の不純物拡散層45、P型拡散領域43およびN型ウェル42(またはN型の不純物拡散層48)は、N型の不純物拡散層45をエミッタ、P型拡散領域43をベース、N型ウェル42(またはN型の不純物拡散層48)をコレクタとする第1のNPNトランジスタ21を構成している。一方、P型の不純物拡散層46、N型ウェル42およびP型拡散領域43(またはP型不純物拡散層44)は、P型の不純物拡散層46をエミッタ、N型ウェル42をベース、P型拡散領域43(またはP型不純物拡散層44)をコレクタとする第1のPNPトランジスタ11を構成している。また、P型の不純物拡散層47、N型ウェル42およびP型ウェル43(またはP型の不純物拡散層44)は、P型の不純物拡散層47をエミッタ、N型ウェル42をベース、P型ウェル43(またはP型の不純物拡散層44)をコレクタとする第2のPNPトランジスタ22を構成している。また、P型の不純物拡散層46、N型ウェル42およびP型の不純物拡散層47は、P型の不純物拡散層47をエミッタ、N型ウェル42をベース、P型の不純物拡散層46をコレクタとする第3のPNPトランジスタ4を構成している。   The N type impurity diffusion layer 45, the P type diffusion region 43, and the N type well 42 (or N type impurity diffusion layer 48) have the N type impurity diffusion layer 45 as an emitter, the P type diffusion region 43 as a base, and an N type. A first NPN transistor 21 having the well 42 (or N-type impurity diffusion layer 48) as a collector is formed. On the other hand, the P-type impurity diffusion layer 46, the N-type well 42, and the P-type diffusion region 43 (or P-type impurity diffusion layer 44) have the P-type impurity diffusion layer 46 as an emitter, the N-type well 42 as a base, and a P-type A first PNP transistor 11 is formed using the diffusion region 43 (or P-type impurity diffusion layer 44) as a collector. The P-type impurity diffusion layer 47, the N-type well 42, and the P-type well 43 (or P-type impurity diffusion layer 44) have a P-type impurity diffusion layer 47 as an emitter, an N-type well 42 as a base, and a P-type impurity diffusion layer 47. A second PNP transistor 22 having the well 43 (or P-type impurity diffusion layer 44) as a collector is formed. The P-type impurity diffusion layer 46, the N-type well 42, and the P-type impurity diffusion layer 47 include the P-type impurity diffusion layer 47 as an emitter, the N-type well 42 as a base, and the P-type impurity diffusion layer 46 as a collector. The third PNP transistor 4 is configured.

なお、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10は、P型の不純物拡散層46、N型ウェル42、P型拡散領域43及びN型の不純物拡散層45からなり、P型の不純物拡散層46をアノードとし、N型の不純物拡散層45をカソードとするサイリスタである。一方、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20は、P型の不純物拡散層47、N型ウェル42、P型拡散領域43及びN型の不純物拡散層45からなり、P型の不純物拡散層47をアノードとし、N型の不純物拡散層45をカソードとするサイリスタである。   The I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 includes a P-type impurity diffusion layer 46, an N-type well 42, a P-type diffusion region 43, and an N-type impurity diffusion layer 45, and includes a P-type impurity diffusion layer. A thyristor 46 has an anode and an N-type impurity diffusion layer 45 as a cathode. On the other hand, the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 includes a P-type impurity diffusion layer 47, an N-type well 42, a P-type diffusion region 43, and an N-type impurity diffusion layer 45. This is a thyristor having an anode and an N-type impurity diffusion layer 45 as a cathode.

なお、本実施形態において、N型ウェル42はフローティング電位にすることが好ましい。これは、集積回路の実使用時の電源立ち上げ後に、保護サイリスタがON状態になり電流を流し続けないようにするためである。その理由は、以下の通りである。   In the present embodiment, the N-type well 42 is preferably set to a floating potential. This is to prevent the protective thyristor from being turned on after the power supply during actual use of the integrated circuit is turned on to keep current flowing. The reason is as follows.

すなわち、電源立ち上げ時に、I/O端子2の電圧が電源端子1の電圧よりも早く立ち上がる場合には、I/O端子2に接続されたP型の不純物拡散層46およびN型ウェル42のPN接合を介して電流を流そうとする。この時、N型ウェル42が、配線、素子または回路などを介して電源端子1と接続されていると、第1のPNPトランジスタ11のエミッタ−ベース電流が電源端子1から内部回路30を経由してGND端子3に流れ込むことになる。したがって、第1のPNPトランジスタ11が動作状態に入り、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10が動作状態になる。このとき、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10を構成する第1のNPNトランジスタ21が、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20を動作状態にする。従って、電源立ち上げ後に、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20がON状態で電流を流し続けるという不具合が生ずることになるのである。   That is, when the voltage at the I / O terminal 2 rises earlier than the voltage at the power supply terminal 1 when the power is turned on, the P-type impurity diffusion layer 46 and the N-type well 42 connected to the I / O terminal 2 Attempt to pass current through the PN junction. At this time, if the N-type well 42 is connected to the power supply terminal 1 via a wiring, an element or a circuit, the emitter-base current of the first PNP transistor 11 passes from the power supply terminal 1 via the internal circuit 30. Therefore, it flows into the GND terminal 3. Therefore, the first PNP transistor 11 enters the operating state, and the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 enters the operating state. At this time, the first NPN transistor 21 constituting the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 brings the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 into an operating state. Therefore, after the power supply is turned on, there arises a problem that the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 is kept in the ON state and the current continues to flow.

次に、本実施形態の半導体装置の動作を説明する。まず、GND端子3を接地してI/O端子2に正のESDストレスを与えた場合の動作について図1および図3を参照しながら説明する。この場合にサイリスタが動作状態になる電圧(以下では、トリガー電圧と称する)は、トリガー素子5によって決定される。トリガー素子5としてMIS型の集積回路を用いた場合には、トリガー電圧をゲート絶縁膜の耐圧以下の値に設定する。ここでは、ゲート絶縁膜耐圧が8Vであって、トリガー電圧を6Vに設定した場合を例にする。   Next, the operation of the semiconductor device of this embodiment will be described. First, the operation when the GND terminal 3 is grounded and a positive ESD stress is applied to the I / O terminal 2 will be described with reference to FIGS. In this case, a voltage at which the thyristor is activated (hereinafter referred to as a trigger voltage) is determined by the trigger element 5. When an MIS type integrated circuit is used as the trigger element 5, the trigger voltage is set to a value equal to or lower than the breakdown voltage of the gate insulating film. Here, a case where the gate insulating film withstand voltage is 8V and the trigger voltage is set to 6V is taken as an example.

I/O端子に流れ込んだ正のESD電流は、P型の不純物拡散層(第1のPNPトランジスタ11のエミッタ)46からN型ウェル(第1のPNPトランジスタ11のベース)42およびN型の不純物拡散層(第1のPNPトランジスタ11のベース)48に流れ、トリガー素子5に流れ込む。   The positive ESD current flowing into the I / O terminal is generated from the P-type impurity diffusion layer (emitter of the first PNP transistor 11) 46 to the N-type well (base of the first PNP transistor 11) 42 and the N-type impurity. It flows into the diffusion layer (base of the first PNP transistor 11) 48 and flows into the trigger element 5.

トリガー素子5の電圧がトリガー電圧である6Vに達すると、I/O端子2から入ったESD電流はN型の不純物拡散層48から流れ出し、トリガー素子5を経由してGND端子3に流れる。この電流は、第1のPNPトランジスタ11のエミッタ−ベース電流であるため、第1のPNPトランジスタ11は動作状態となり、コレクタ電流を流す。すなわち、P型の不純物拡散層46から入った電流は、N型ウェル42、P型拡散領域43の経路も流れるようになる。P型拡散領域43に入った電流は、N型の不純物拡散層45に入り、GND端子3に流れ込む。すなわち、第1のPNPトランジスタ11のコレクタ電流は第1のNPNトランジスタ21のベース−エミッタ電流となるため、第1のNPNトランジスタ21が動作する。   When the voltage of the trigger element 5 reaches 6 V, which is the trigger voltage, the ESD current that has entered from the I / O terminal 2 flows out of the N-type impurity diffusion layer 48 and flows to the GND terminal 3 via the trigger element 5. Since this current is the emitter-base current of the first PNP transistor 11, the first PNP transistor 11 is in an operating state, and a collector current flows. That is, the current that has entered from the P-type impurity diffusion layer 46 also flows through the paths of the N-type well 42 and the P-type diffusion region 43. The current that has entered the P-type diffusion region 43 enters the N-type impurity diffusion layer 45 and flows into the GND terminal 3. That is, since the collector current of the first PNP transistor 11 becomes the base-emitter current of the first NPN transistor 21, the first NPN transistor 21 operates.

以上の動作により、第1のPNPトランジスタ11および第1のNPNトランジスタ21からなるI/O端子−GND端子間保護サイリスタ10が動作し、I/O端子2に入ったESD電流をGND端子3に排出させる。   With the above operation, the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 including the first PNP transistor 11 and the first NPN transistor 21 operates, and the ESD current that has entered the I / O terminal 2 is applied to the GND terminal 3. Let it drain.

次に、GND端子3を接地して電源端子1に正のESDストレスを与えた場合の動作について図1および図3を参照しながら説明する。ここでは、トリガー電圧は6Vに設定した場合を例とする。   Next, an operation when the GND terminal 3 is grounded and a positive ESD stress is applied to the power supply terminal 1 will be described with reference to FIGS. Here, the trigger voltage is set to 6V as an example.

電源端子1に流れこんだ正のESD電流は、電源端子1に接続されているP型の不純物拡散層47(第2のPNPトランジスタ22のエミッタ)からN型ウェル42(第2のPNPトランジスタ22のベース)およびN型の不純物拡散層48(第2のPNPトランジスタ22のコレクタ)に流れ、トリガー素子5に流れ込む。   The positive ESD current flowing into the power supply terminal 1 flows from the P-type impurity diffusion layer 47 (emitter of the second PNP transistor 22) connected to the power supply terminal 1 to the N-type well 42 (second PNP transistor 22). ) And the N-type impurity diffusion layer 48 (the collector of the second PNP transistor 22), and flows into the trigger element 5.

トリガー素子5がトリガー電圧である6Vに達すると、電源端子1から入ったESD電流はN型の不純物拡散層48から流れ出し、トリガー素子5を経由してGND端子3に流れる。この電流は、第2のPNPトランジスタ22のエミッタ−ベース電流であるため、第2のPNPトランジスタ22は動作状態となり、コレクタ電流を流す。すなわち、P型の不純物拡散層47から入った電流は、N型ウェル42、P型拡散領域43の経路も流れるようになる。P型拡散領域43に入った電流は、N型の不純物拡散層45に入り、GND端子3に流れ込む。すなわち、第2のPNPトランジスタ22のコレクタ電流は第1のNPNトランジスタ21のベース−エミッタ電流となるため、第1のNPNトランジスタ21が動作する。   When the trigger element 5 reaches 6 V, which is the trigger voltage, the ESD current that has entered from the power supply terminal 1 flows out of the N-type impurity diffusion layer 48 and flows to the GND terminal 3 through the trigger element 5. Since this current is the emitter-base current of the second PNP transistor 22, the second PNP transistor 22 is in an operating state, and a collector current flows. That is, the current entered from the P-type impurity diffusion layer 47 also flows through the N-type well 42 and the P-type diffusion region 43. The current that has entered the P-type diffusion region 43 enters the N-type impurity diffusion layer 45 and flows into the GND terminal 3. That is, since the collector current of the second PNP transistor 22 becomes the base-emitter current of the first NPN transistor 21, the first NPN transistor 21 operates.

以上の動作により、第1のPNPトランジスタ11および第1のNPNトランジスタ21から構成される電源端子−GND端子間保護サイリスタ20が動作し、電源端子1に入ったESD電流をGND端子3に排出する。   Through the above operation, the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 including the first PNP transistor 11 and the first NPN transistor 21 operates, and discharges the ESD current that has entered the power supply terminal 1 to the GND terminal 3. .

本実施形態では、P型拡散領域43をN型ウェル42内に形成している為、サイリスタを構成する第1のNPNトランジスタ21が、所謂、縦型動作をする(コレクタ−エミッタ間電流の深さ方向成分が大きくなる)為、電流利得(増幅率)(β)を大きな値にすることができる。このように、電流利得(β)を大きな値にすることで、サイリスタのオン抵抗が下がり、サイリスタ面積の縮小が可能となる。   In this embodiment, since the P-type diffusion region 43 is formed in the N-type well 42, the first NPN transistor 21 constituting the thyristor performs a so-called vertical operation (the depth of the collector-emitter current). Therefore, the current gain (amplification factor) (β) can be increased. Thus, by setting the current gain (β) to a large value, the on-resistance of the thyristor is lowered, and the thyristor area can be reduced.

特に、BiCMISプロセスにおいては、NPNベース専用のP型不純物拡散層を設ける場合がある。このNPNベース専用のP型不純物拡散層をP型拡散領域43に適用すると、より小さい面積のサイリスタ保護素子を実現できる。   In particular, in the BiCMIS process, an NPN-based dedicated P-type impurity diffusion layer may be provided. When this P-type impurity diffusion layer dedicated for NPN base is applied to the P-type diffusion region 43, a thyristor protection element having a smaller area can be realized.

又、第1のNPNトランジスタ21を電源端子−GND端子間保護サイリスタ20と、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10とで共用している。これにより、従来のように各サイリスタにNPNトランジスタを形成していた場合と比較して、装置面積を縮小することができる。   The first NPN transistor 21 is shared by the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 and the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10. As a result, the device area can be reduced as compared with the conventional case where an NPN transistor is formed in each thyristor.

さらに、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20のアノードであるP型の不純物拡散層46と、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10のアノードであるP型の不純物拡散層45とを、1つのN型ウェル42の中に形成している。これにより、従来のようにP型の不純物拡散層を別々のN型ウェル内に形成していた場合と比較して、装置面積を縮小することができる。以上のように、本実施形態では、装置面積の縮小によりチップの小型化を図ることができる。   Further, a P-type impurity diffusion layer 46 which is an anode of the protective thyristor 20 between the power supply terminal and the GND terminal and a P-type impurity diffusion layer 45 which is an anode of the protective thyristor 10 between the I / O terminal and the GND terminal are Two N-type wells 42 are formed. As a result, the device area can be reduced as compared with the conventional case where the P-type impurity diffusion layer is formed in a separate N-type well. As described above, in this embodiment, it is possible to reduce the size of the chip by reducing the device area.

また、トリガー素子を各サイリスタの外部に形成している。これにより、トリガー素子としてMIS型トランジスタ以外のトランジスタを用いることができるため、選択の幅を拡げることができる。   Moreover, the trigger element is formed outside each thyristor. Thereby, since a transistor other than the MIS type transistor can be used as the trigger element, the range of selection can be expanded.

(第3の実施形態)
図4は、本発明の第3の実施形態に係るESD保護半導体装置の構成を示す回路図である。図4に示すように、本実施形態のESD保護半導体装置は、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10と、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20と、第3のPNPトランジスタ4と、第4のPNPトランジスタ14と、電源端子1と、I/O端子2と、GND端子3とを有している。そして、I/O端子2は、内部回路30における内部素子である例えばP型MISトランジスタ39のゲートに接続されている。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of an ESD protection semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the ESD protection semiconductor device of this embodiment includes an I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10, a power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20, a third PNP transistor 4, and a second PNP transistor 4. 4 PNP transistors 14, a power supply terminal 1, an I / O terminal 2, and a GND terminal 3. The I / O terminal 2 is connected to the gate of, for example, a P-type MIS transistor 39 that is an internal element in the internal circuit 30.

電源端子−GND端子間保護サイリスタ20は、第1のNPNトランジスタ21と、第2のPNPトランジスタ22とを有している。第1のNPNトランジスタ21のエミッタはGND端子3に接続されて接地されている。第2のPNPトランジスタ22のエミッタは電源端子1に接続され、コレクタは第1のNPNトランジスタ21のベースに接続され、ベースは第1のNPNトランジスタ21のコレクタに接続されている。   The power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 includes a first NPN transistor 21 and a second PNP transistor 22. The emitter of the first NPN transistor 21 is connected to the GND terminal 3 and grounded. The emitter of the second PNP transistor 22 is connected to the power supply terminal 1, the collector is connected to the base of the first NPN transistor 21, and the base is connected to the collector of the first NPN transistor 21.

一方、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10は、第1のPNPトランジスタ11と、第1のNPNトランジスタ21とを有している。第1のPNPトランジスタ11のエミッタはI/O端子2に接続され、コレクタは第1のNPNトランジスタ21のベースに接続され、ベースは第1のNPNトランジスタ21のコレクタに接続されている。   On the other hand, the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 includes a first PNP transistor 11 and a first NPN transistor 21. The emitter of the first PNP transistor 11 is connected to the I / O terminal 2, the collector is connected to the base of the first NPN transistor 21, and the base is connected to the collector of the first NPN transistor 21.

電源端子−GND端子間保護サイリスタ20およびI/O端子−GND端子間保護サイリスタ10では、第1のNPNトランジスタ21を共有している。   The power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 and the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 share the first NPN transistor 21.

第3のPNPトランジスタ4のコレクタはI/O端子2に接続され、エミッタは電源端子1に接続され、ベースは第1のNPNトランジスタ21のコレクタに接続されている。   The collector of the third PNP transistor 4 is connected to the I / O terminal 2, the emitter is connected to the power supply terminal 1, and the base is connected to the collector of the first NPN transistor 21.

さらに、トリガー素子として第4のPNPトランジスタ14および第5のPNPトランジスタ24を有している。第4のPNPトランジスタ14のエミッタはI/O端子2に接続され、コレクタは第1のNPNトランジスタ21のベースに接続され、ベースは第1のNPNトランジスタ21のコレクタに接続されている。第5のPNPトランジスタ24のエミッタは電源端子1に接続され、コレクタは第1のNPNトランジスタ21のベースに接続され、ベースは第1のNPNトランジスタ21のコレクタに接続されている。   Furthermore, the fourth PNP transistor 14 and the fifth PNP transistor 24 are provided as trigger elements. The emitter of the fourth PNP transistor 14 is connected to the I / O terminal 2, the collector is connected to the base of the first NPN transistor 21, and the base is connected to the collector of the first NPN transistor 21. The emitter of the fifth PNP transistor 24 is connected to the power supply terminal 1, the collector is connected to the base of the first NPN transistor 21, and the base is connected to the collector of the first NPN transistor 21.

図5は、図4に示す回路を実現する半導体装置の構造を示す断面図である。図5に示すように、本実施形態のESD保護半導体装置では、P型の半導体基板51内に、半導体基板51よりもP型不純物濃度の高いP型ウェル52と、N型ウェル53とを配置している。P型ウェル52内には、P型ウェル52内よりもP型不純物濃度の高いP型の不純物拡散層54と、N型の不純物拡散層55とがP型ウェル52を挟んで形成されている。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor device that realizes the circuit shown in FIG. As shown in FIG. 5, in the ESD protection semiconductor device of this embodiment, a P-type well 52 having a P-type impurity concentration higher than that of the semiconductor substrate 51 and an N-type well 53 are arranged in a P-type semiconductor substrate 51. is doing. In the P-type well 52, a P-type impurity diffusion layer 54 and an N-type impurity diffusion layer 55 having a P-type impurity concentration higher than that in the P-type well 52 are formed with the P-type well 52 interposed therebetween. .

そして、N型ウェル53内には、P型の不純物拡散層56、57、58が、それぞれN型ウェル53を挟んで互いに離間して形成されている。   In the N-type well 53, P-type impurity diffusion layers 56, 57, and 58 are formed apart from each other with the N-type well 53 interposed therebetween.

N型の不純物拡散層55にはGND端子3が接続され、P型の不純物拡散層56にはI/O端子2が接続され、P型の不純物拡散層58には電源端子1が接続されている。P型の不純物拡散層54、57には、抵抗または容量6が接続されている。   The GND terminal 3 is connected to the N-type impurity diffusion layer 55, the I / O terminal 2 is connected to the P-type impurity diffusion layer 56, and the power supply terminal 1 is connected to the P-type impurity diffusion layer 58. Yes. A resistor or a capacitor 6 is connected to the P-type impurity diffusion layers 54 and 57.

N型の不純物拡散層55、P型ウェル52およびN型ウェル53は、N型の不純物拡散層55をエミッタ、P型ウェル52をベース、N型ウェル53をコレクタとする第1のNPNトランジスタ21を構成している。一方、P型の不純物拡散層56、N型ウェル53およびP型ウェル52(またはP型不純物拡散層54)は、P型の不純物拡散層56をエミッタ、N型ウェル53をベース、P型ウェル52(またはP型不純物拡散層54)をコレクタとする第1のPNPトランジスタ11を構成している。また、P型の不純物拡散層58、N型ウェル53およびP型ウェル52(またはP型不純物拡散層54)は、P型の不純物拡散層58をエミッタ、N型ウェル53をベース、P型ウェル52(またはP型不純物拡散層54)をコレクタとする第2のPNPトランジスタ22を構成している。また、P型の不純物拡散層56、N型ウェル53およびP型の不純物拡散層57は、P型の不純物拡散層56をエミッタ、N型ウェル53をベース、P型の不純物拡散層57をコレクタとする第4のPNPトランジスタ14を構成している。また、P型の不純物拡散層57、N型ウェル53およびP型の不純物拡散層58は、P型の不純物拡散層5をエミッタ、N型ウェル53をベース、P型の不純物拡散層57をコレクタとする第5のPNPトランジスタ24を構成している。   The N-type impurity diffusion layer 55, the P-type well 52 and the N-type well 53 are the first NPN transistor 21 having the N-type impurity diffusion layer 55 as an emitter, the P-type well 52 as a base, and the N-type well 53 as a collector. Is configured. On the other hand, the P-type impurity diffusion layer 56, the N-type well 53, and the P-type well 52 (or P-type impurity diffusion layer 54) have the P-type impurity diffusion layer 56 as an emitter, the N-type well 53 as a base, and a P-type well. The first PNP transistor 11 is configured with 52 (or P-type impurity diffusion layer 54) as a collector. The P-type impurity diffusion layer 58, the N-type well 53, and the P-type well 52 (or P-type impurity diffusion layer 54) include the P-type impurity diffusion layer 58 as an emitter, the N-type well 53 as a base, and a P-type well. The second PNP transistor 22 having the collector 52 (or P-type impurity diffusion layer 54) as a collector is formed. The P-type impurity diffusion layer 56, the N-type well 53, and the P-type impurity diffusion layer 57 include the P-type impurity diffusion layer 56 as an emitter, the N-type well 53 as a base, and the P-type impurity diffusion layer 57 as a collector. The fourth PNP transistor 14 is configured. The P-type impurity diffusion layer 57, the N-type well 53, and the P-type impurity diffusion layer 58 include the P-type impurity diffusion layer 5 as an emitter, the N-type well 53 as a base, and the P-type impurity diffusion layer 57 as a collector. The fifth PNP transistor 24 is configured.

なお、P型の不純物拡散層56、58およびN型ウェル53は、P型の不純物拡散層58をエミッタ、N型ウェル53をベース、P型の不純物拡散層56をコレクタとする第3のPNPトランジスタ4(図4に示す)を構成している。しかしながら、図5においては第3のPNPトランジスタ4の回路記号の図示を省略する。   The P-type impurity diffusion layers 56 and 58 and the N-type well 53 are third PNPs having the P-type impurity diffusion layer 58 as an emitter, the N-type well 53 as a base, and the P-type impurity diffusion layer 56 as a collector. A transistor 4 (shown in FIG. 4) is formed. However, the circuit symbol of the third PNP transistor 4 is not shown in FIG.

なお、I/O端子−GND間保護サイリスタ10は、P型の不純物拡散層56、N型ウェル53、P型ウェル52及びN型の不純物拡散層55からなり、P型の不純物拡散層56をアノードとし、N型の不純物拡散層55をカソードとするサイリスタである。一方、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20は、P型の不純物拡散層58、N型ウェル53、P型ウェル52及びN型の不純物拡散層55からなり、P型の不純物拡散層58をアノードとし、N型の不純物拡散層55をカソードとするサイリスタである。   The I / O terminal-GND protective thyristor 10 includes a P-type impurity diffusion layer 56, an N-type well 53, a P-type well 52, and an N-type impurity diffusion layer 55. This is a thyristor having an anode and an N-type impurity diffusion layer 55 as a cathode. On the other hand, the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 includes a P-type impurity diffusion layer 58, an N-type well 53, a P-type well 52, and an N-type impurity diffusion layer 55. The P-type impurity diffusion layer 58 is an anode. And a thyristor having an N-type impurity diffusion layer 55 as a cathode.

次に、第3の実施形態における半導体装置の動作を説明する。まず、GND端子3を接地してI/O端子2に正のESDストレスを与えた場合の動作について図4および図5を参照しながら説明する。この場合にサイリスタが動作状態になる電圧(以下トリガー電圧と称する)は、I/O端子2に接続されるP型の不純物拡散層56(第4のPNPトランジスタ14のコレクタ)と、トリガー端子であるP型の不純物拡散層57(第4のPNPトランジスタ14のコレクタであって、かつ、第5のPNPトランジスタ24のコレクタ)との間のパンチスルー耐圧で決定される。MIS型集積回路の場合、通常、トリガー電圧はゲート酸化膜耐圧以下に設定する。ここでは、ゲート酸化膜耐圧が8Vであって、トリガー電圧を6Vに設定した場合を例にする。   Next, the operation of the semiconductor device in the third embodiment will be described. First, the operation when the GND terminal 3 is grounded and a positive ESD stress is applied to the I / O terminal 2 will be described with reference to FIGS. In this case, a voltage at which the thyristor is activated (hereinafter referred to as a trigger voltage) is generated between the P-type impurity diffusion layer 56 (collector of the fourth PNP transistor 14) connected to the I / O terminal 2 and the trigger terminal. This is determined by the punch-through breakdown voltage with respect to a certain P-type impurity diffusion layer 57 (the collector of the fourth PNP transistor 14 and the collector of the fifth PNP transistor 24). In the case of an MIS type integrated circuit, the trigger voltage is usually set to a gate oxide film breakdown voltage or lower. Here, a case where the gate oxide film breakdown voltage is 8V and the trigger voltage is set to 6V is taken as an example.

I/O端子2に正のESD電流が流れ込み、I/O端子2の電圧が、トリガー電圧である6Vに達すると、I/O端子2から入ったESD電流は、P型の不純物拡散層(トリガー電極)57から流れ出し、配線7を経由してP型の不純物拡散層(第1のNPNトランジスタ21のベース)54およびN型の不純物拡散層55に入り、第1のNPNトランジスタ21を動作させる。   When a positive ESD current flows into the I / O terminal 2 and the voltage of the I / O terminal 2 reaches 6 V, which is the trigger voltage, the ESD current that has entered from the I / O terminal 2 becomes a P-type impurity diffusion layer ( The first NPN transistor 21 is operated by flowing out from the trigger electrode 57 and entering the P-type impurity diffusion layer (base of the first NPN transistor 21) 54 and the N-type impurity diffusion layer 55 via the wiring 7. .

第1のNPNトランジスタ21が動作すると、第1のPNPトランジスタ11のエミッタ(I/O端子2)およびベースから第1のNPNトランジスタ21のコレクタに電流が流れ込み、第1のPNPトランジスタ11が動作する。以上の動作により、第1のPNPトランジスタ11および第1のNPNトランジスタ21からなるI/O端子−GND端子間保護サイリスタ10が動作し、I/O端子2に入ったESD電流をGND端子3に排出させる。   When the first NPN transistor 21 operates, current flows from the emitter (I / O terminal 2) and base of the first PNP transistor 11 to the collector of the first NPN transistor 21, and the first PNP transistor 11 operates. . With the above operation, the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 including the first PNP transistor 11 and the first NPN transistor 21 operates, and the ESD current that has entered the I / O terminal 2 is applied to the GND terminal 3. Let it drain.

次に、GND端子3を接地して電源端子1に正のESDストレスを与えた場合の動作について図4および図5を参照しながら説明する。この場合のトリガー電圧は、電源端子1に接続されるP型の不純物拡散層58(第5のPNPトランジスタ24のエミッタ)と、トリガー端子であるP型の不純物拡散層57(第4のPNPトランジスタ14のコレクタであって、かつ、第5のPNPトランジスタ24のコレクタ)との間のパンチスルー耐圧で決定される。ここでは、パンチスルー耐圧を6Vに設定した場合を例とする。   Next, an operation when the GND terminal 3 is grounded and a positive ESD stress is applied to the power supply terminal 1 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. In this case, the trigger voltage includes a P-type impurity diffusion layer 58 (emitter of the fifth PNP transistor 24) connected to the power supply terminal 1 and a P-type impurity diffusion layer 57 (fourth PNP transistor) serving as the trigger terminal. 14 and the collector of the fifth PNP transistor 24). Here, a case where the punch-through breakdown voltage is set to 6V is taken as an example.

電源端子1に正のESD電流が流れ込み、電源端子1の電圧が、トリガー電圧である6Vに達すると、電源端子1から入ったESD電流は、P型の不純物拡散層(トリガー電極)57から流れ出し、配線7を経由してP型の不純物拡散層54(第1のNPNトランジスタ21のベース)およびN型の不純物拡散層55(第1のNPNトランジスタ21のエミッタ)に入り第1のNPNトランジスタ21を動作させる。   When a positive ESD current flows into the power supply terminal 1 and the voltage of the power supply terminal 1 reaches 6 V which is the trigger voltage, the ESD current entered from the power supply terminal 1 flows out from the P-type impurity diffusion layer (trigger electrode) 57. The first NPN transistor 21 enters the P-type impurity diffusion layer 54 (base of the first NPN transistor 21) and the N-type impurity diffusion layer 55 (emitter of the first NPN transistor 21) via the wiring 7. To work.

第1のNPNトランジスタ21が動作すると、第5のPNPトランジスタ24のエミッタ(電源端子1)およびベースから、第1のNPNトランジスタ21のコレクタに電流が流れ込み第5のPNPトランジスタ24が動作する。したがって、第5のPNPトランジスタ24および第1のNPNトランジスタ21から構成される電源端子−GND端子間保護サイリスタ20が動作し、電源端子1に入ったESD電流をGND端子3に排出させる。   When the first NPN transistor 21 operates, current flows from the emitter (power supply terminal 1) and base of the fifth PNP transistor 24 to the collector of the first NPN transistor 21, and the fifth PNP transistor 24 operates. Therefore, the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 including the fifth PNP transistor 24 and the first NPN transistor 21 operates, and discharges the ESD current that has entered the power supply terminal 1 to the GND terminal 3.

なお、本実施形態において、N型ウェル53はフローティング電位にすることが好ましい。これは、集積回路の実使用時の電源立ち上げ後に、保護サイリスタがON状態になり電流を流し続けないようにするためである。この理由を以下に説明する。   In the present embodiment, the N-type well 53 is preferably set to a floating potential. This is to prevent the protective thyristor from being turned on after the power supply during actual use of the integrated circuit is turned on to keep current flowing. The reason for this will be described below.

すなわち、電源立ち上げ時に、I/O端子2の電圧が電源端子1の電圧よりも早く立ち上がる場合には、I/O端子2に接続されたP型の不純物拡散層56およびN型ウェル53のPN接合を介して電流を流そうとする。この時、N型のウェル53が、配線、素子または回路などを介して電源端子1と接続されていると、第1のPNPトランジスタ11のエミッタ−ベース電流が電源端子1から内部回路を経由してGND端子3に流れ込むことになる。したがって、第1のPNPトランジスタ11が動作状態に入り、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10が動作状態になる。このとき、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10を構成する第1のNPNトランジスタ21が、電源端子−GND端子間サイリスタ20を動作状態にする。従って電源立ち上げ後に、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20がON状態で電流を流し続けるという不具合が生ずることになるのである。   That is, when the voltage at the I / O terminal 2 rises earlier than the voltage at the power supply terminal 1 when the power is turned on, the P-type impurity diffusion layer 56 and the N-type well 53 connected to the I / O terminal 2 Attempt to pass current through the PN junction. At this time, if the N-type well 53 is connected to the power supply terminal 1 via a wiring, an element or a circuit, the emitter-base current of the first PNP transistor 11 passes from the power supply terminal 1 via the internal circuit. Therefore, it flows into the GND terminal 3. Therefore, the first PNP transistor 11 enters the operating state, and the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 enters the operating state. At this time, the first NPN transistor 21 configuring the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 brings the power supply terminal-GND terminal thyristor 20 into an operating state. Therefore, after the power supply is turned on, there arises a problem that the current continuity is kept flowing while the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 is in the ON state.

本実施形態では、トリガー素子として第4のPNPトランジスタ14および第5のPNPトランジスタ24を設け、第4のPNPトランジスタ14のエミッタであるP型の不純物拡散層56を第1のPNPトランジスタ11のベースと共有している。また、第5のPNPトランジスタ24のエミッタであるP型の不純物拡散層58を、第2のPNPトランジスタ22のエミッタと共有している。また、第4のPNPトランジスタ14と第5のPNPトランジスタ24とでは、コレクタとしてP型の不純物拡散層57を共有している。これにより、従来のように、各素子のために別々の不純物拡散層を形成していた場合と比較して、装置面積を縮小することができる。   In the present embodiment, the fourth PNP transistor 14 and the fifth PNP transistor 24 are provided as trigger elements, and the P-type impurity diffusion layer 56 that is the emitter of the fourth PNP transistor 14 is used as the base of the first PNP transistor 11. And share with. Further, the P-type impurity diffusion layer 58 that is the emitter of the fifth PNP transistor 24 is shared with the emitter of the second PNP transistor 22. Further, the fourth PNP transistor 14 and the fifth PNP transistor 24 share the P-type impurity diffusion layer 57 as a collector. As a result, the device area can be reduced as compared with the conventional case where separate impurity diffusion layers are formed for each element.

また、本実施形態では、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10と電源端子−GND端子間保護サイリスタ20とにおいて、第1のNPNトランジスタ21を共有している。これにより、従来のように各サイリスタにNPNトランジスタを形成していた場合と比較して、装置面積を縮小することができる。   Further, in this embodiment, the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 and the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 share the first NPN transistor 21. As a result, the device area can be reduced as compared with the conventional case where an NPN transistor is formed in each thyristor.

さらに、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20のアノードであるP型の不純物拡散層58と、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10のアノードであるP型の不純物拡散層56とを、1つのN型ウェル53の中に形成している。これにより、従来のようにP型の不純物拡散層を別々のN型ウェル内に形成していた場合と比較して、装置面積を縮小することができる。   Further, a P-type impurity diffusion layer 58 serving as an anode of the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 and a P-type impurity diffusion layer 56 serving as an anode of the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 are combined with each other. Two N-type wells 53 are formed. As a result, the device area can be reduced as compared with the conventional case where the P-type impurity diffusion layer is formed in a separate N-type well.

以上のように、本実施形態では、装置面積の縮小によりチップの小型化を図ることができる。   As described above, in this embodiment, it is possible to reduce the size of the chip by reducing the device area.

(第4の実施形態)
以下では、本発明の第4の実施形態に係るESD保護半導体装置の構成について、図面を参照しながら説明する。本実施形態のESD保護半導体装置は、第3の実施形態のESD保護半導体装置と同様の回路構成を有するが、半導体基板上におけるレイアウトが異なる。図6は、第4の実施形態に係るESD保護半導体装置の構造を示す断面図である。
(Fourth embodiment)
The configuration of the ESD protection semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The ESD protection semiconductor device of this embodiment has a circuit configuration similar to that of the ESD protection semiconductor device of the third embodiment, but the layout on the semiconductor substrate is different. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the ESD protection semiconductor device according to the fourth embodiment.

図6に示すように、本実施形態のESD保護半導体装置では、P型の半導体基板61内にN型ウェル62が配置されている。N型ウェル62内にはP型拡散領域63が配置され、P型拡散領域63内には、P型の不純物拡散層64とN型の不純物拡散層65とがP型拡散領域63を挟んで配置されている。N型ウェル62のうちP型拡散領域63の隣に位置する領域には、P型不純物拡散層66、67、68が互いに離間して順次配置されている。   As shown in FIG. 6, in the ESD protection semiconductor device of this embodiment, an N-type well 62 is disposed in a P-type semiconductor substrate 61. A P-type diffusion region 63 is disposed in the N-type well 62, and a P-type impurity diffusion layer 64 and an N-type impurity diffusion layer 65 sandwich the P-type diffusion region 63 in the P-type diffusion region 63. Has been placed. P-type impurity diffusion layers 66, 67, 68 are sequentially arranged in the N-type well 62 adjacent to the P-type diffusion region 63 so as to be separated from each other.

N型の不純物拡散層65はGND端子3に接続されている。P型の不純物拡散層66はI/O端子2に接続されている。P型の不純物拡散層68には電源端子1が接続されている。また、P型の不純物拡散層63、67には、抵抗または容量6が接続されている。   The N-type impurity diffusion layer 65 is connected to the GND terminal 3. The P-type impurity diffusion layer 66 is connected to the I / O terminal 2. A power supply terminal 1 is connected to the P-type impurity diffusion layer 68. A resistor or a capacitor 6 is connected to the P-type impurity diffusion layers 63 and 67.

N型の不純物拡散層65、P型拡散領域63およびN型ウェル62は、N型の不純物拡散層65をエミッタ、P型拡散領域63をベース、N型ウェル62をコレクタとする第1のNPNトランジスタ21を構成している。一方、P型の不純物拡散層66、N型ウェル62およびP型拡散領域63(またはP型の不純物拡散層64)は、P型の不純物拡散層66をエミッタ、N型ウェル62をベース、P型拡散領域63(またはP型の不純物拡散層64)をコレクタとする第1のPNPトランジスタ11を構成している。また、P型の不純物拡散層68、N型ウェル62およびP型拡散領域63(またはP型の不純物拡散層64)は、P型の不純物拡散層68をエミッタ、N型ウェル62をベース、P型拡散領域63(またはP型の不純物拡散層64)をコレクタとする第2のPNPトランジスタ22を構成している。また、P型の不純物拡散層66、N型ウェル62およびP型の不純物拡散層67は、P型の不純物拡散層66をエミッタ、N型ウェル62をベース、P型の不純物拡散層67をコレクタとする第4のPNPトランジスタ14を構成している。また、P型の不純物拡散層67、N型ウェル62およびP型の不純物拡散層68は、P型の不純物拡散層68をエミッタ、N型ウェル62をベース、P型の不純物拡散層67をコレクタとする第5のPNPトランジスタ24を構成している。   The N-type impurity diffusion layer 65, the P-type diffusion region 63, and the N-type well 62 are first NPNs having the N-type impurity diffusion layer 65 as an emitter, the P-type diffusion region 63 as a base, and the N-type well 62 as a collector. A transistor 21 is configured. On the other hand, the P-type impurity diffusion layer 66, the N-type well 62, and the P-type diffusion region 63 (or P-type impurity diffusion layer 64) have the P-type impurity diffusion layer 66 as an emitter, the N-type well 62 as a base, The first PNP transistor 11 is configured using the type diffusion region 63 (or P-type impurity diffusion layer 64) as a collector. The P-type impurity diffusion layer 68, the N-type well 62, and the P-type diffusion region 63 (or the P-type impurity diffusion layer 64) have the P-type impurity diffusion layer 68 as an emitter, the N-type well 62 as a base, A second PNP transistor 22 having the collector of the type diffusion region 63 (or P-type impurity diffusion layer 64) is formed. The P-type impurity diffusion layer 66, the N-type well 62, and the P-type impurity diffusion layer 67 include the P-type impurity diffusion layer 66 as an emitter, the N-type well 62 as a base, and the P-type impurity diffusion layer 67 as a collector. The fourth PNP transistor 14 is configured. The P-type impurity diffusion layer 67, the N-type well 62, and the P-type impurity diffusion layer 68 include the P-type impurity diffusion layer 68 as an emitter, the N-type well 62 as a base, and the P-type impurity diffusion layer 67 as a collector. The fifth PNP transistor 24 is configured.

なお、P型の不純物拡散層66、68およびN型ウェル62は、P型の不純物拡散層68をエミッタ、N型ウェル62をベース、P型の不純物拡散層66をコレクタとする第3のPNPトランジスタ4(図4に示す)を構成している。しかしながら、図6においては第3のPNPトランジスタ4の回路記号の図示を省略する。   The P-type impurity diffusion layers 66 and 68 and the N-type well 62 are third PNPs having the P-type impurity diffusion layer 68 as an emitter, the N-type well 62 as a base, and the P-type impurity diffusion layer 66 as a collector. A transistor 4 (shown in FIG. 4) is formed. However, the circuit symbol of the third PNP transistor 4 is not shown in FIG.

なお、I/O端子−GND間保護サイリスタ10は、P型の不純物拡散層66、N型ウェル62、P型拡散領域63、N型の不純物拡散層65からなり、P型の不純物拡散層66をアノードとし、N型の不純物拡散層65をカソードとするサイリスタである。一方、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20は、P型の不純物拡散層68、N型ウェル62、P型拡散領域63、N型の不純物拡散層65からなり、P型の不純物拡散層68をアノードとし、N型の不純物拡散層65をカソードとするサイリスタである。   The I / O terminal-GND protection thyristor 10 includes a P-type impurity diffusion layer 66, an N-type well 62, a P-type diffusion region 63, and an N-type impurity diffusion layer 65. Is a thyristor having an N-type impurity diffusion layer 65 as a cathode. On the other hand, the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 includes a P-type impurity diffusion layer 68, an N-type well 62, a P-type diffusion region 63, and an N-type impurity diffusion layer 65. This is a thyristor having an anode and an N-type impurity diffusion layer 65 as a cathode.

なお、本実施形態における半導体装置の動作は第3の実施形態で述べた動作と同様であるので、その説明を省略する。   Note that the operation of the semiconductor device in this embodiment is the same as that described in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.

本実施形態では、N型ウェル62の中にP型拡散領域63が配置しているのに対し、第3の実施形態の構造では、N型ウェル53とP型ウェル52とが隣接して配置している。つまり、本実施形態では、サイリスタ10、20を所謂、縦型のトランジスタ(エミッタ−コレクタ間電流において深さ方向の電流成分が多いトランジスタ)で構成しているのに対し、第3の実施形態では、サイリスタ10、20を所謂、横型のトランジスタ(エミッタ−コレクタ間電流において横方向の電流成分が多いトランジスタ)で構成している。このように縦型のトランジスタを形成した場合には、横型のトランジスタを形成する場合と比較して、電流利得(β)を大きく設定することができる。したがって、電流能力を増大し、オン抵抗を小さくすることができる為、面積の小さいサイリスタ保護素子を実現することができる。   In the present embodiment, the P-type diffusion region 63 is disposed in the N-type well 62, whereas in the structure of the third embodiment, the N-type well 53 and the P-type well 52 are disposed adjacent to each other. is doing. In other words, in the present embodiment, the thyristors 10 and 20 are constituted by so-called vertical transistors (transistors having a large current component in the depth direction in the emitter-collector current), whereas in the third embodiment. The thyristors 10 and 20 are so-called lateral transistors (transistors having a large amount of current component in the lateral direction in the emitter-collector current). When a vertical transistor is formed in this way, the current gain (β) can be set larger than in the case where a horizontal transistor is formed. Therefore, since the current capability can be increased and the on-resistance can be reduced, a thyristor protection element with a small area can be realized.

特に、BiCMOSプロセスにおいては、NPNベース専用のP型拡散層を設ける場合がある。このNPNベース専用のP型拡散層をP型拡散領域63に適用すると、より小さい面積のサイリスタ保護素子を実現できる。   In particular, in the BiCMOS process, a P-type diffusion layer dedicated to NPN base may be provided. When this P-type diffusion layer dedicated to NPN base is applied to the P-type diffusion region 63, a thyristor protection element with a smaller area can be realized.

また、本実施形態では、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10と電源端子−GND端子間保護サイリスタ20とにおいて、第1のNPNトランジスタ21を共有している。これにより、従来のように各サイリスタにNPNトランジスタを形成していた場合と比較して、装置面積を縮小することができる。   In the present embodiment, the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 and the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 share the first NPN transistor 21. As a result, the device area can be reduced as compared with the conventional case where an NPN transistor is formed in each thyristor.

さらに、電源端子−GND端子間保護サイリスタ20のアノードであるP型の不純物拡散層68と、I/O端子−GND端子間保護サイリスタ10のアノードであるP型の不純物拡散層66とを、1つのN型ウェル62の中に形成している。これにより、従来のようにP型の不純物拡散層を別々のN型ウェル内に形成していた場合と比較して、装置面積を縮小することができる。   Further, a P-type impurity diffusion layer 68 that is the anode of the power supply terminal-GND terminal protection thyristor 20 and a P-type impurity diffusion layer 66 that is the anode of the I / O terminal-GND terminal protection thyristor 10 are Two N-type wells 62 are formed. As a result, the device area can be reduced as compared with the conventional case where the P-type impurity diffusion layer is formed in a separate N-type well.

また、本実施形態では、トリガー素子として第4のPNPトランジスタ14および第5のPNPトランジスタ24を設け、第4のPNPトランジスタ14のエミッタであるP型の不純物拡散層66を第1のPNPトランジスタ11のベースと共有している。また、第5のPNPトランジスタ24のエミッタであるP型の不純物拡散層58を、第2のPNPトランジスタ22のエミッタと共有している。また、第4のPNPトランジスタ14と第5のPNPトランジスタ24とでは、コレクタとしてP型の不純物拡散層67を共有している。これにより、従来のように、各素子のために別々の不純物拡散層を形成していた場合と比較して、装置面積を縮小することができる。以上のように、本実施形態では、装置面積の縮小によりチップの小型化を図ることができる。   In the present embodiment, the fourth PNP transistor 14 and the fifth PNP transistor 24 are provided as trigger elements, and the P-type impurity diffusion layer 66 that is the emitter of the fourth PNP transistor 14 is provided as the first PNP transistor 11. Share with the base of. Further, the P-type impurity diffusion layer 58 that is the emitter of the fifth PNP transistor 24 is shared with the emitter of the second PNP transistor 22. Further, the fourth PNP transistor 14 and the fifth PNP transistor 24 share the P-type impurity diffusion layer 67 as a collector. As a result, the device area can be reduced as compared with the conventional case where separate impurity diffusion layers are formed for each element. As described above, in this embodiment, it is possible to reduce the size of the chip by reducing the device area.

以上説明したように、本発明は、面積効率の良いESD保護回路の形成に有用である。   As described above, the present invention is useful for forming an ESD protection circuit with good area efficiency.

本発明の第1の実施形態に係るESD保護半導体装置の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of an ESD protection semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す回路を実現する半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which implement | achieves the circuit shown in FIG. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るESD保護半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the ESD protection semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図4に示す回路を実現する半導体装置の構造を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a structure of a semiconductor device that realizes the circuit shown in FIG. 4. 第4の実施形態に係るESD保護半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the ESD protection semiconductor device which concerns on 4th Embodiment. 従来におけるESD保護半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional ESD protection semiconductor device. 図7に示す回路を構成する半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which comprises the circuit shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 電源端子
2 I/O端子
3 GND端子
4 第3のPNPトランジスタ
5 トリガー素子
6 容量
7 配線
10 I/O端子−GND端子間保護サイリスタ
11 第1のPNPトランジスタ
14 第4のPNPトランジスタ
20 電源端子−GND端子間保護サイリスタ
21 第1のNPNトランジスタ
22 第2のPNPトランジスタ
24 第5のPNPトランジスタ
30 内部回路
31 半導体基板
32 P型ウェル
33 N型ウェル
34〜38 不純物拡散層
39 P型MISトランジスタ
41 半導体基板
42 N型ウェル
43 P型拡散領域
44〜48 不純物拡散層
51 半導体基板
52 P型ウェル
53 N型ウェル
54〜58 不純物拡散層
61 半導体基板
62 N型ウェル
63 P型拡散領域
63〜68 不純物拡散層
1 Power supply terminal
2 I / O terminal
3 GND terminal
4 Third PNP transistor
5 Trigger element
6 capacity
7 Wiring
10 I / O terminal-GND terminal protection thyristor
11 First PNP transistor
14 Fourth PNP transistor
20 Power supply terminal-GND terminal protection thyristor
21 First NPN transistor
22 Second PNP transistor
24 Fifth PNP transistor
30 Internal circuit
31 Semiconductor substrate
32 P type well
33 N-type well
34-38 Impurity diffusion layer
39 P-type MIS transistor
41 Semiconductor substrate
42 N-type well
43 P-type diffusion region
44-48 impurity diffusion layer
51 Semiconductor substrate
52 P-type well
53 N-type well
54-58 Impurity diffusion layer
61 Semiconductor substrate
62 N-type well
63 P-type diffusion region
63-68 Impurity diffusion layer

Claims (9)

保護回路を有する半導体装置であって、
前記保護回路は、
入出力端子にエミッタが接続される第1のPNPトランジスタを有する入出力端子−GND端子間保護サイリスタと、
前記第1のPNPトランジスタのベースにベースが接続され、電源端子にエミッタが接続される第2のPNPトランジスタを有する電源端子−GND端子間保護サイリスタと、 前記第1のPNPトランジスタのベース及び前記第2のPNPトランジスタのベースにコレクタが接続され、GND端子にエミッタが接続され、前記第1のPNPトランジスタのコレクタおよび前記第2のPNPトランジスタのコレクタにベースが接続される第1のNPNトランジスタとを備え、
前記第1のNPNトランジスタは、前記入出力端子−GND端子間保護サイリスタおよび前記電源端子−GND端子間保護サイリスタによって共有されている、半導体装置。
A semiconductor device having a protection circuit,
The protection circuit is
An input / output terminal-GND terminal protective thyristor having a first PNP transistor having an emitter connected to the input / output terminal;
A power supply terminal-GND terminal protection thyristor having a second PNP transistor having a base connected to a base of the first PNP transistor and an emitter connected to a power supply terminal; the base of the first PNP transistor; A first NPN transistor having a collector connected to the base of the second PNP transistor, an emitter connected to the GND terminal, and a base connected to the collector of the first PNP transistor and the collector of the second PNP transistor. Prepared,
The semiconductor device, wherein the first NPN transistor is shared by the protection thyristor between the input / output terminal and the GND terminal and the protection thyristor between the power supply terminal and the GND terminal.
請求項1に記載の半導体装置であって、
半導体領域と、前記半導体領域内に形成されたP型ウェルと、前記半導体領域内に形成されたN型ウェルと、前記P型ウェル内に形成された第1のP型不純物拡散層および第1のN型不純物拡散層と、前記N型ウェル内に形成された第2のP型不純物拡散層、第3のP型不純物拡散層および第2のN型不純物拡散層とを備え、
前記第1のPNPトランジスタは前記第2のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型ウェルから構成され、
前記第2のPNPトランジスタは、前記第3のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型ウェルから構成され、
前記第1のNPNトランジスタは、前記第1のN型不純物拡散層、前記P型ウェルおよび前記第2のN型不純物拡散層を含む前記N型ウェルから構成されている、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor region; a P-type well formed in the semiconductor region; an N-type well formed in the semiconductor region; a first P-type impurity diffusion layer formed in the P-type well; An N-type impurity diffusion layer, and a second P-type impurity diffusion layer, a third P-type impurity diffusion layer, and a second N-type impurity diffusion layer formed in the N-type well,
The first PNP transistor includes the P-type well including the second P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer,
The second PNP transistor includes the P-type well including the third P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer,
The first NPN transistor is a semiconductor device including the N-type well including the first N-type impurity diffusion layer, the P-type well, and the second N-type impurity diffusion layer.
請求項2に記載の半導体装置であって、
前記第2のP型不純物拡散層をコレクタとし、前記第3のP型不純物拡散層をエミッタとし、前記N型ウェルをベースとする第3のPNPトランジスタをさらに備える、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
A semiconductor device, further comprising: a third PNP transistor having the second P-type impurity diffusion layer as a collector, the third P-type impurity diffusion layer as an emitter, and the N-type well as a base.
請求項1に記載の半導体装置であって、
半導体領域と、前記半導体領域内に形成されたN型ウェルと、前記N型ウェル内に形成されたP型拡散領域と、前記P型拡散領域内に形成された第1のP型不純物拡散層および第1のN型不純物拡散層と、前記N型ウェル内に形成された第2のP型不純物拡散層、第3のP型不純物拡散層および第2のN型不純物拡散層とを備え、
前記第1のPNPトランジスタは、前記第2のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型ウェルから構成され、
前記第2のPNPトランジスタは、前記第3のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型ウェルから構成され、
前記第1のNPNトランジスタは、前記第1のN型不純物拡散層、前記P型ウェルおよび前記第2のN型不純物拡散層を含む前記N型ウェルから構成されている、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor region, an N-type well formed in the semiconductor region, a P-type diffusion region formed in the N-type well, and a first P-type impurity diffusion layer formed in the P-type diffusion region And a first N-type impurity diffusion layer, and a second P-type impurity diffusion layer, a third P-type impurity diffusion layer, and a second N-type impurity diffusion layer formed in the N-type well,
The first PNP transistor includes the P-type well including the second P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer,
The second PNP transistor includes the P-type well including the third P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer,
The first NPN transistor is a semiconductor device including the N-type well including the first N-type impurity diffusion layer, the P-type well, and the second N-type impurity diffusion layer.
請求項4に記載の半導体装置であって、
前記第2のP型不純物拡散層をコレクタとし、前記第3のP型不純物拡散層をエミッタとし、前記N型ウェルをベースとする第3のPNPトランジスタをさらに備える、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 4,
A semiconductor device, further comprising: a third PNP transistor having the second P-type impurity diffusion layer as a collector, the third P-type impurity diffusion layer as an emitter, and the N-type well as a base.
請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の半導体装置であって、
前記第1のPNPトランジスタのベースおよび前記第1のNPNトランジスタのコレクタに接続されるトリガー素子をさらに有する、半導体装置。
A semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
A semiconductor device further comprising a trigger element connected to a base of the first PNP transistor and a collector of the first NPN transistor.
請求項1に記載の半導体装置であって、
前記入出力端子にエミッタが接続され、前記第1のPNPトランジスタのコレクタにコレクタが接続され、前記第2のPNPトランジスタのベースにベースが接続される第4のPNPトランジスタと、
前記電源端子にエミッタが接続され、前記第4のPNPトランジスタのコレクタにコレクタが接続され、前記第1のNPNトランジスタのコレクタにベースが接続される第5のPNPトランジスタとをさらに備える、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A fourth PNP transistor having an emitter connected to the input / output terminal, a collector connected to a collector of the first PNP transistor, and a base connected to a base of the second PNP transistor;
A semiconductor device further comprising: a fifth PNP transistor having an emitter connected to the power supply terminal, a collector connected to a collector of the fourth PNP transistor, and a base connected to a collector of the first NPN transistor.
請求項7に記載の半導体装置であって、
半導体領域と、前記半導体領域内に形成されたP型ウェルと、前記半導体領域内に形成されたN型ウェルと、前記P型ウェル内に形成された第1のP型不純物拡散層および第1のN型不純物拡散層と、前記N型ウェル内に形成された第2のP型不純物拡散層、第3のP型不純物拡散層および第4のP型不純物拡散層とを備え、
前記第1のPNPトランジスタは、前記第2のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型ウェルから構成され、
前記第2のPNPトランジスタは、前記第4のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型ウェルから構成され、
前記第1のNPNトランジスタは、前記第1のN型不純物拡散層、前記P型ウェルおよび前記N型ウェルから構成され、
前記第4のPNPトランジスタは、前記第2のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第3のP型不純物拡散層から構成され、
前記第5のPNPトランジスタは、前記第3のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第4のP型不純物拡散層から構成される、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 7,
A semiconductor region; a P-type well formed in the semiconductor region; an N-type well formed in the semiconductor region; a first P-type impurity diffusion layer formed in the P-type well; An N-type impurity diffusion layer, and a second P-type impurity diffusion layer, a third P-type impurity diffusion layer, and a fourth P-type impurity diffusion layer formed in the N-type well,
The first PNP transistor includes the P-type well including the second P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer,
The second PNP transistor includes the P-type well including the fourth P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer,
The first NPN transistor includes the first N-type impurity diffusion layer, the P-type well, and the N-type well.
The fourth PNP transistor includes the second P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the third P-type impurity diffusion layer.
The fifth PNP transistor is a semiconductor device including the third P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the fourth P-type impurity diffusion layer.
請求項7に記載の半導体装置であって、
半導体領域と、前記半導体領域内に形成されたN型ウェルと、前記N型ウェル内に形成されたP型拡散領域と、前記P型拡散領域内に形成された第1のP型不純物拡散層および第1のN型不純物拡散層と、前記N型ウェル内に形成された第2のP型不純物拡散層、第3のP型不純物拡散層および第4のP型不純物拡散層とを備え、
前記第1のPNPトランジスタは、前記第2のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型拡散領域から構成され、
前記第2のPNPトランジスタは、前記第4の不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第1のP型不純物拡散層を含む前記P型拡散領域から構成され、
前記第1のNPNトランジスタは、前記第1のN型不純物拡散層、前記P型ウェルおよび前記N型ウェルから構成され、
前記第4のPNPトランジスタは、前記第2のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第3のP型不純物拡散層から構成され、
前記第5のPNPトランジスタは、前記第3のP型不純物拡散層、前記N型ウェルおよび前記第4のP型不純物拡散層から構成される、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 7,
A semiconductor region, an N-type well formed in the semiconductor region, a P-type diffusion region formed in the N-type well, and a first P-type impurity diffusion layer formed in the P-type diffusion region And a first N-type impurity diffusion layer, a second P-type impurity diffusion layer, a third P-type impurity diffusion layer, and a fourth P-type impurity diffusion layer formed in the N-type well,
The first PNP transistor includes the P-type diffusion region including the second P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer.
The second PNP transistor includes the P-type diffusion region including the fourth impurity diffusion layer, the N-type well, and the first P-type impurity diffusion layer.
The first NPN transistor includes the first N-type impurity diffusion layer, the P-type well, and the N-type well.
The fourth PNP transistor includes the second P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the third P-type impurity diffusion layer.
The fifth PNP transistor is a semiconductor device including the third P-type impurity diffusion layer, the N-type well, and the fourth P-type impurity diffusion layer.
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