JPH0770608B2 - CMOS type semiconductor device - Google Patents
CMOS type semiconductor deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に関し、特に、シングルウェル構
造を有するCMOS型半導体装置に関する。ここでCMOS型と
は相補型絶縁ゲートトランジスタを用いたものをいう。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a CMOS type semiconductor device having a single well structure. Here, the CMOS type means one using a complementary insulated gate transistor.
本発明は、チップ周辺に配置されたシングルウェル構造
を有するCMOS型トランジスタから構成された出力バッフ
ァを含むCMOS型半導体装置において、 ウェル内に形成されたMOSトランジスタを、基板内に形
成されたMOSトランジスタよりもチップの外側に配置す
ることにより、 ノイズによるラッチアップ現象の発生を抑止したもので
ある。The present invention relates to a CMOS semiconductor device including an output buffer composed of a CMOS transistor having a single well structure arranged around a chip, in which a MOS transistor formed in a well is replaced with a MOS transistor formed in a substrate. By arranging it outside the chip, the latch-up phenomenon caused by noise is suppressed.
従来、この種の半導体装置は、第4図に示すようにNウ
ェル1内に構成されたCMOS出力バッファ用Pチャネルト
ランジスタ2が、P型基板6内に構成されたCMOS出力バ
ッファ用Nチャネルトランジスタ3の内側に配置されて
いた。これは装置外部からの静電気対策のために、接地
線をチップの外側に配置するためである。Conventionally, in this type of semiconductor device, as shown in FIG. 4, a CMOS output buffer P-channel transistor 2 formed in an N well 1 and a CMOS output buffer N-channel transistor formed in a P-type substrate 6 are used. It was placed inside 3. This is because the ground wire is arranged outside the chip as a countermeasure against static electricity from the outside of the device.
上述した従来のCMOS型半導体装置は、第4図に示すよう
に、Pチャネルトランジスタ2が、装置の内部領域4に
隣接して配置されているために、電流ノイズにより、ラ
ッチアップ現象を起こしやすい欠点がある。In the conventional CMOS semiconductor device described above, as shown in FIG. 4, since the P-channel transistor 2 is arranged adjacent to the internal region 4 of the device, a latch-up phenomenon easily occurs due to current noise. There are drawbacks.
以下、第5図に示した模式的断面図を参照してその理由
について説明する。Nウェル1内に構成されたPチャネ
ルトランジスタ2のドレイン領域(P型)とNウェル
(N型)、基板(P型)とで形成されるP−N−P寄生
バイポーラトランジスタの電流利得hFEが大きいため
に、Pチャネルトランジスタ2のドレイン領域に直接接
続された外部出力端子から半導体装置に流れ込む電流ノ
イズに対し非常に弱い。Pチャネルトランジスタ2のド
レイン領域がP−N−P寄生バイポーラトランジスタの
エミッタとして働き、Nウェル1に注入された正のチャ
ージ9がバイポーラトランジスタ動作により半導体装置
の内部まで到達し、P型基板6の電位が上昇し、ラッチ
アップ現象がおこる。The reason will be described below with reference to the schematic cross-sectional view shown in FIG. The current gain h FE of the P-N-P parasitic bipolar transistor formed by the drain region (P type) of the P channel transistor 2 formed in the N well 1, the N well (N type), and the substrate (P type) Is large, it is very weak against current noise flowing into the semiconductor device from the external output terminal directly connected to the drain region of the P-channel transistor 2. The drain region of the P-channel transistor 2 functions as the emitter of the P-N-P parasitic bipolar transistor, and the positive charge 9 injected into the N-well 1 reaches the inside of the semiconductor device by the bipolar transistor operation, and the P-type substrate 6 The potential rises and the latch-up phenomenon occurs.
以上の説明とは、逆にPウェル構成のCMOS出力バッファ
の場合には、Pウェル内に構成されたNチャネルトラン
ジスタのドレインがN−P−N寄生バイポーラトランジ
スタのエミッタとして働くために、半導体装置から流れ
だす電流ノイズに対してラッチアップ現象が起こりやす
くなる。Contrary to the above description, in the case of a CMOS output buffer having a P-well structure, the drain of the N-channel transistor formed in the P-well functions as the emitter of the N-P-N parasitic bipolar transistor, so that the semiconductor device The latch-up phenomenon easily occurs with respect to the current noise flowing out of the device.
つまり、ウェル内に構成されたMOSトランジスタのドレ
インをエミッタとする寄生バイポーラトランジスタは縦
型構造であるためそのhFEが、基板内に構成されたMOSト
ランジスタのドレインをエミッタとする横型構造の寄生
バイポーラトランジスタのhFEより大きいために、出力
バッファを構成するトランジスタのうち、ウェル内に構
成されたMOSトランジスタを内部領域に隣接して配置し
ていた従来のこの種の半導体装置は、通常ラッチング対
策を施さない内部領域4でラッチング現象が発生するこ
とにより、電流ノイズに対してラッチアップ現象が起こ
りやすい欠点を有している。That is, since the parasitic bipolar transistor having the drain of the MOS transistor formed in the well as the emitter has a vertical structure, its h FE is the parasitic bipolar transistor of the horizontal structure having the drain of the MOS transistor formed in the substrate as the emitter. Among the transistors that make up the output buffer, the MOS transistor formed in the well is placed adjacent to the internal region because it is larger than the h FE of the transistor. Since the latching phenomenon occurs in the non-applied inner region 4, the latch-up phenomenon is likely to occur with respect to current noise.
CMOS型半導体装置がラッチアップ現象に弱いということ
は、CMOS型半導体装置を利用した装置の設計を困難とす
る。従来、この種のCMOS型半導体装置を用いる場合、特
に装置外部からの直接の電流ノイズを避けるために、バ
イポーラ型半導体装置をCMOS型半導体装置と装置外部と
のインタフェースとして用いていた。このため、原価低
減、消費電力低減、装置サイズの縮小等の改善が思うよ
うにできなかった。The weakness of the CMOS type semiconductor device against the latch-up phenomenon makes it difficult to design a device using the CMOS type semiconductor device. Conventionally, when this type of CMOS semiconductor device is used, a bipolar semiconductor device has been used as an interface between the CMOS semiconductor device and the outside of the device in order to avoid direct current noise particularly from the outside of the device. For this reason, improvements such as cost reduction, power consumption reduction, and device size reduction could not be achieved.
本発明の目的は、上記の欠点を除去することにより、ノ
イズによるラッチアップ現象の発生を抑止したCMOS型半
導体装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a CMOS type semiconductor device in which the occurrence of the latch-up phenomenon due to noise is suppressed by eliminating the above drawbacks.
本発明は、チップ周辺に配置された、ウェル内に形成さ
れた一導電型のMOSトランジスタと基板内に形成された
反対導電型のMOSトランジスタとを組み合わせたCMOS構
成の出力バッファを含むCMOS型半導体装置において、上
記ウェル内に形成された一導電型のMOSトランジスタ
が、上記基板内に形成された反対導電型のMOSトランジ
スタよりもチップの外側に配置されていることを特徴と
する。The present invention relates to a CMOS semiconductor including a CMOS-structured output buffer, which is arranged in the periphery of a chip and in which a MOS transistor of one conductivity type formed in a well and a MOS transistor of opposite conductivity type formed in a substrate are combined. In the device, the MOS transistor of one conductivity type formed in the well is arranged outside the chip than the MOS transistor of opposite conductivity type formed in the substrate.
ウェル内に形成されたMOSトランジスタを基板内に形成
されたMOSトランジスタよりもチップの外側に配置する
ことにより、外部出力端子に接続されたドレイン領域を
エミッタとする電流増幅率hFEの大きい寄生バイポーラ
トランジスタが、内部領域から遠ざけられ、ノイズによ
る注入キャリアによる基板電位上昇の影響が内部領域に
及ばなくなり、通常ラッチング対策が十分に施されてい
ない内部領域においても、ラッチング現象の発生が抑止
され、ノイズの影響を抑止することができる。By placing the MOS transistor formed in the well on the outside of the chip with respect to the MOS transistor formed in the substrate, a parasitic bipolar transistor with a large current amplification factor h FE with the drain region connected to the external output terminal as the emitter Since the transistor is moved away from the internal region, the influence of the carrier potential increase due to the injected carriers due to noise does not reach the internal region, and the latching phenomenon is suppressed even in the internal region where latching measures are not sufficiently taken, and noise is suppressed. The effect of can be suppressed.
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は、本発明の第一実施例の要部を示す平面図であ
る。本実施例では、CMOS出力バッファを構成するPチャ
ネルトランジスタ2がNウェル1内に形成されており、
Nチャネルトランジスタ3がP型基板6内に形成されて
いる。Pチャネルトランジスタ2 1個と、Nチャネル
トランジスタ3 1個とが対になってCMOS出力バッファ
が構成される。第1図では、このCMOS出力バッファがチ
ップ周辺にアレイ状に配置されている。そして、Pチャ
ネルトランジスタ2は、Nチャネルトランジスタ3より
チップの外側、すなわちチップエッジ5よりに配置され
ている。FIG. 1 is a plan view showing a main part of the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the P-channel transistor 2 forming the CMOS output buffer is formed in the N well 1,
The N-channel transistor 3 is formed in the P-type substrate 6. A CMOS output buffer is formed by pairing one P-channel transistor 21 and one N-channel transistor 3 1. In FIG. 1, the CMOS output buffers are arranged in an array around the chip. The P-channel transistor 2 is arranged outside the N-channel transistor 3 on the chip, that is, on the chip edge 5.
本発明の特徴は、第1図において、Nウエル1内に形成
されたPチャネルトランジスタを、P型基板6内に形成
されたNチャネルトランジスタよりもチップエッジ5側
に配置したことにある。A feature of the present invention is that, in FIG. 1, the P-channel transistor formed in the N-well 1 is arranged closer to the chip edge 5 side than the N-channel transistor formed in the P-type substrate 6.
次に、第2図に示すラッチング現象を説明するための模
式的断面図により本実施例におけるラッチアップ現象に
ついて説明する。第2図は第1図のPチャネルトランジ
スタ2とNチャネルトランジスタ3との組み合わせによ
るCMOS出力バッファを取り出した模式的断面図を示した
もので、Sはソース、DはドレインおよびGはゲートを
示す。Next, the latch-up phenomenon in this embodiment will be described with reference to the schematic sectional view for explaining the latching phenomenon shown in FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a CMOS output buffer obtained by combining the P-channel transistor 2 and the N-channel transistor 3 of FIG. 1, where S is a source, D is a drain and G is a gate. .
Nウェル1内に形成されたPチャネルトランジスタ2の
ドレイン(P)とウェル(N)と基板(P)とで形成さ
れるP−N−P寄生バイポーラトランジスタにより、外
部出力端子であるドレインに印加された外部ノイズによ
り注入された正のチャージ9による基板電位の上昇は、
Nチャネルトランジスタ3により隔てられているので内
部領域4の基板電位の上昇は抑止される。通像チャネル
トランジスタ3はラッチング対策が施されており、上記
P−N−P寄生バイポーラトランジスタによる正のチャ
ージの注入によりラッチング現象を発生することなく、
かつ内部領域におけるラッチング現象発生も抑止され、
全体として外部ノイズによるラッチング現象発生が抑止
される。A P-N-P parasitic bipolar transistor formed by the drain (P) of the P-channel transistor 2 formed in the N well 1, the well (N) and the substrate (P) is applied to the drain which is an external output terminal. The rise in the substrate potential due to the positive charge 9 injected by the generated external noise is
Since they are separated by the N-channel transistor 3, the rise of the substrate potential in the internal region 4 is suppressed. The image communication channel transistor 3 is provided with a latching countermeasure, and the latching phenomenon does not occur due to the positive charge injection by the P-N-P parasitic bipolar transistor.
Moreover, the occurrence of the latching phenomenon in the internal area is also suppressed,
As a whole, the occurrence of the latching phenomenon due to external noise is suppressed.
第4図に示すようなMOSトランジスタの配置を有する従
来のCMOS型半導体装置は、半導体装置外部からCMOS出力
バッファに200mAの電流を流し込むとラッチアップ現象
が起きた。しかし、本実施例では、半導体装置外部から
CMOS出力バッファに500mAの電流を流し込んでもラッチ
アップ現象は起こらなかった。In the conventional CMOS type semiconductor device having the arrangement of MOS transistors as shown in FIG. 4, when a current of 200 mA is applied to the CMOS output buffer from the outside of the semiconductor device, a latch-up phenomenon occurs. However, in this embodiment, from the outside of the semiconductor device
The latch-up phenomenon did not occur even when a current of 500 mA was applied to the CMOS output buffer.
第3図は本発明の第二実施例の要部を示す平面図であ
る。本実施例では、第1図と異なってCMOS型半導体装置
が、Pウェル7を有する構成になっている。Pウェル内
に形成されたNチャネルトランジスタ3が、N型基板8
内に形成されたPチャネルトランジスタ2の外側にチッ
プエッジ5よりに配置されている。Pウェル7構成のCM
OS型半導体装置は、半導体装置外部に流れ出す電流ノイ
ズに対してラッチアップが起こりやすいが、第3図に示
す配置を用いたCMOS型半導体装置は、従来構造ではCMOS
出力バッファから200mAの電流を引き出すとラッチアッ
プ現象を発生したものが、500mAの電流を引き出しても
ラッチアップ現象は発生しなかった。FIG. 3 is a plan view showing an essential part of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, unlike the structure shown in FIG. 1, the CMOS type semiconductor device has a P well 7. The N-channel transistor 3 formed in the P-well is the N-type substrate 8
It is arranged outside the P-channel transistor 2 formed inside from the chip edge 5. CM with P-well 7 structure
The OS type semiconductor device is apt to latch up due to the current noise flowing out of the semiconductor device, but the CMOS type semiconductor device using the arrangement shown in FIG.
When the current of 200mA was drawn from the output buffer, the latch-up phenomenon occurred, but even when the current of 500mA was drawn, the latch-up phenomenon did not occur.
本発明の特徴は、第3図において、Nチャネルトランジ
スタ3をPチャネルトランジスタ2よりもチップエッジ
5により配置したことにある。The feature of the present invention resides in that the N-channel transistor 3 is arranged at the chip edge 5 rather than the P-channel transistor 2 in FIG.
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明は、CMOS出力バッファを構
成するMOSトランジスタのうちウェル内に形成されたMOS
トランジスタを基板内に形成されたMOSトランジスタよ
りチップの外側に配置することにより、電流ノイズによ
るラッチアップ現象を抑制する効果がある。特にCMOS型
半導体装置が外部からの電流ノイズに対して強くなるこ
とは、半導体装置そのものの信頼性が向上するばかりで
はなく、半導体装置を利用した装置設計が容易になると
いう効果もある。従来は、CMOS型半導体装置を用いる場
合、バイポーラ型半導体装置を外部とCMOS型半導体装置
とのインタフェースとして導入し、CMOS型半導体装置を
保護していた。本発明のCMOS型半導体装置を用いれば、
以上のようなインタフェース用として導入していたバイ
ポーラ型半導体装置が不必要であり、装置の低コスト
化、小型化、高信頼性化等を図ることができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, among the MOS transistors forming the CMOS output buffer, the MOS formed in the well is used.
By arranging the transistor on the outside of the chip with respect to the MOS transistor formed in the substrate, there is an effect of suppressing the latch-up phenomenon due to current noise. In particular, strengthening the CMOS semiconductor device against external current noise not only improves the reliability of the semiconductor device itself, but also facilitates device design using the semiconductor device. Conventionally, when a CMOS type semiconductor device is used, a bipolar type semiconductor device is introduced as an interface between the outside and the CMOS type semiconductor device to protect the CMOS type semiconductor device. If the CMOS semiconductor device of the present invention is used,
The bipolar semiconductor device introduced for the interface as described above is unnecessary, and the cost, size, and reliability of the device can be reduced.
第1図は本発明の第一実施例の要部を示す平面図。 第2図はその要部の模式的断面図。 第3図は本発明の第二実施例の要部を示す平面図。 第4図は従来例の要部を示す平面図。 第5図はその要部の模式的断面図。 1……Nウェル、2……Pチャネルトランジスタ、3…
…Nチャネルトランジスタ、4……内部領域、5……チ
ップエッジ、6……P型基板、7……Pウェル、8……
N型基板、9……正のチャージ。FIG. 1 is a plan view showing an essential part of a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view of the main part thereof. FIG. 3 is a plan view showing an essential part of the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a plan view showing a main part of a conventional example. FIG. 5 is a schematic sectional view of the main part. 1 ... N well, 2 ... P-channel transistor, 3 ...
... N-channel transistor, 4 ... internal region, 5 ... chip edge, 6 ... P type substrate, 7 ... P well, 8 ...
N-type substrate, 9 ... Positive charge.
Claims (1)
のウェル内に形成された一導電チャネル型のMOSトラン
ジスタと前記基板内に形成された反対導電チャネル型の
MOSトランジスタとを組み合わせたCMOS構成の出力バッ
ファを含むCMOS型半導体装置において、上記ウェル内に
形成された一導電チャネル型のMOSトランジスタが、上
記基板内に形成された反対導電チャネル型のMOSトラン
ジスタよりもチップ周辺近くに配置されていることを特
徴とするCMOS型半導体装置。1. A MOS transistor of one conductivity channel type formed in a well of a conductivity type opposite to that of a substrate disposed around a chip and a MOS transistor of an opposite conductivity channel type formed in the substrate.
In a CMOS semiconductor device including a CMOS-structured output buffer in which a MOS transistor is combined, the one-conductivity-channel-type MOS transistor formed in the well is better than the opposite-conductivity-channel-type MOS transistor formed in the substrate. CMOS type semiconductor device characterized in that it is also placed near the periphery of the chip.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62108166A JPH0770608B2 (en) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | CMOS type semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62108166A JPH0770608B2 (en) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | CMOS type semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63273349A JPS63273349A (en) | 1988-11-10 |
| JPH0770608B2 true JPH0770608B2 (en) | 1995-07-31 |
Family
ID=14477650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62108166A Expired - Lifetime JPH0770608B2 (en) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | CMOS type semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770608B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0770688B2 (en) * | 1988-11-18 | 1995-07-31 | 株式会社東芝 | Semiconductor integrated circuit device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58182862A (en) * | 1982-04-21 | 1983-10-25 | Hitachi Ltd | C-mos integratd circuit device |
-
1987
- 1987-04-30 JP JP62108166A patent/JPH0770608B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63273349A (en) | 1988-11-10 |
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