JPH04133468A - 半導体装置の入力保護回路 - Google Patents

半導体装置の入力保護回路

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JPH04133468A
JPH04133468A JP25561690A JP25561690A JPH04133468A JP H04133468 A JPH04133468 A JP H04133468A JP 25561690 A JP25561690 A JP 25561690A JP 25561690 A JP25561690 A JP 25561690A JP H04133468 A JPH04133468 A JP H04133468A
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JP
Japan
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layer
impurity diffusion
well layer
diffusion layer
type impurity
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Pending
Application number
JP25561690A
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English (en)
Inventor
Ryuji Yamamura
山村 龍司
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入力端子に加わる静電気などの外部サージから
装置を保護するための半導体装置の入力保護回路に関す
る。
〔従来の技術〕
絶縁ゲート型電界効果集積回路(MO3IC)では、ゲ
ート絶縁膜として厚さ20〜30nmと非常に薄い酸化
シリコン膜が使用されており外部より印加される静電気
やノイズなどにより容易に紳縁破壊するために入力保護
装置は不可欠なものとなっている。
第2図は、−船釣に使用されている半導体装置の入力保
護回路の回路図である。
この入力保護回路は抵抗R1,R2と、ゲートが入力端
子Pと抵抗R1の一端にトレインが抵抗R1の他端と抵
抗R2の一端にソースが接地されたトランジスタQ1と
、ゲートとソースが接地にドレインが抵抗R2の他端と
内部回路であるトランジスタQ3の入力ゲート接続され
たトランジスタQ2により構成されている。
入力端子Pは通常、ボンデインク用のフルミニラムバッ
ドに接続されている。またトランジスタQ3は保護され
るべきトランジスタを表しており、そのゲート絶縁膜は
前述のように厚さ20〜30nmの酸化シリコン膜が使
用されている。トランジスタQ1はしきい値電圧が20
’V程度のトランジスタで600nm程度の厚いM化シ
リコン膜がゲート絶縁膜として用いられており、素子分
離のチャネルストップ領域と同時に形成される。
トランジスタQ2はソース・ドレイン間に20V前後の
異常電圧が印加されると導通し、入力電圧をクランプす
る働きがある。トランジスタQ2のゲート絶縁膜として
は、トランジスタQ3と同様のものを用いることが普通
である。
抵抗R1,R2は時定数を設けて入カバレス波形をなま
らせ、またトランジスタQ1あるいはQ2が導通状態に
なった際に電流を制限する目的があり、通常、単導体基
板と逆導電型の不純物拡散層あるいはリンなどの不純物
を含んだ多結晶シリコンで形成することが多い。
第3図は第2図の入力保護回路を半導体基板上に具体化
した場合の平面図で、抵抗素子R1,R2として不純物
拡散層を用いている。
能動領域であるN+型不純物拡散層103゜104A、
104B、  リンを含む多結晶シリコン膜105.コ
ンタクト開口部113A、113B。
113Cおよびポンディングパッド101とアルミニウ
ム配線層111.ボンディング用のパッドスルーホール
パターン102をそれぞれ示す。ポンディングパッド1
01はアルミパターンで形成され、半導体チップ表面を
覆っている。パッシベーショ′ン膜(図示せず)の開口
部でパッケージのリード電極(図示せず)と接続できる
ようになっており、これが第2図の入力端子Pに相当す
る。
そしてポンディングパッド101(入力端子P)は、コ
ンタクト開口部103Aを通してN+型不純物拡散層1
03(第3図の抵抗R1に相当)と接続され、さらにこ
のN+型不純物拡散層103(抵抗R1)を経てトラン
ジスタQ1のドレイン領域に至る。またトランジスタQ
1のソースを形成するN+型不純物拡散層104Aはコ
ンタクト開口部113Bを通して接地電位のアルミニウ
ム配線層111に接続され、さらに抵抗R2を形成する
N+型不純物拡散層103の領域を経てトランジスタQ
2のドレイン領域に至る。
トランジスタQ2では、接地電位に保たれた多結晶シリ
コン膜105によりゲート電極(図示せず)が形成され
、一方トランジスタQ2のソースを形成するN+型不純
物拡散層104Bの領域はコンタクト開口部113Cを
通して接地電位のアルミニウム配線層111に接続され
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の入力保護回路では、入力端子Pに異常電
圧が印加されるとまずはじめに入力端子Pに接続された
拡散層抵抗(R1)と半導体基板とのPN接合ダイオー
ドでブレークダウンが起る。この時拡散層抵抗と素子分
離酸化膜との境界でのブレークダウンに困って素子分離
酸化膜へのホットエレクトロンの注入や、コンタクト開
口部113Aにおいてアルミニウムスパイクが発生する
。また拡散層抵抗に大電流が流れると、電流密度が大き
くなり、上述の段部でのホットエレクトロンの注入がお
こり、通常動作時におけるリークの原因となる。
次に、上述したPN接合ダイオードと拡散層抵抗による
電圧クランプと電流制限が十分に働かない場合に、保護
トランジスタQ1の動作時に素子分離酸化膜へのホット
エレクトロン注入が起こq、アツベニウムゲートと接地
電位の拡散層間の絶縁破壊が起り、漏れ電流の原因とな
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、第1導電型半導体基板に選択的に設けられた
第2導電型不純物拡散層からなりその一端を入力端子に
接続した抵抗素子を含む半導体装置の入力保護回路にお
いて、前記第2の導電型不純物拡散層の前記入力端子に
接続された部分は第2導電型の第1のウェル層に設けら
れ、前記第1のウェル層と所定距離に配置された第2導
電型の第2のウェル層と、前記第2のウェル層に基準電
位を供給する配線とを有するというものである。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図(a)は本発明の一実施例を示す平面レイアウト
図、第1図(b)は第1図(a)のY−Y線相当部で切
断した半導体チップの断面図である。
本実施例ではポンディングパッド101と拡散層抵抗の
N+型不純物拡散層(深さは02〜0.3μm2注入量
は約100keVで5 X 10 ”cm−2)  1
03とが、コンタクト開口部103Aで接続されている
のは従来例と同様であるがコンタクト開口部103A下
部のN+型不純物拡散層103の一部を包含するように
N型の第1のウェル層IA*(深さは約6.0 p m
 、注入量は約150keVで2X 1013cm−2
)を形成し、この第1のウェル層IAと平行隣接するよ
うにN型の第2のウェル層IBを配置し、基準電位(基
板電位)を与えるアルミニウム配線層101′に接続さ
れている。加えて、第1のウェル層IAをN+型不純物
拡散層103方向に延ばし、徐々に細くしである。
コンタクト開口部103A下部に第1のウェル層IAを
形成することで異常電圧印加時に素子分離酸化膜段部で
のブレークダウンは起こらず素子分離酸化膜5へのホッ
トエレクトロン注入は防止される。またN+型不純物拡
散層抵抗103方向に延ばし、徐々に細くしである第1
のウェル層IAによって、N+型不純物拡散層103(
抵抗素子)に流れる電流の電流密度をよりコンタクト開
口部に近いところで下げることができ、N+型不純物拡
散層103を流れるホットキャリアが、素子分離酸化膜
へ注入されるのを防ぐことができる。
第1のウェル層−P型半導体基板−第2のウェル層から
なるNPN型のパンチスルートランジスタにおいても、
異常電圧印加時のパンチスルー状態で発生するホットエ
レクトロンがウェル間において半導体基板内部を流れる
ためにホットエレクトロンの素子分離酸化膜5への注入
を防止できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、入力端子に接続された不
純物拡散層からなる抵抗素子の一部を包含する第1のウ
ェル層と、基準電位に接続された第2の不純物拡散層を
包含する第2のウェル層を所定間隔離して平行に相対向
させたウェル型のパンチスルートランジスタを形成し、
第1のウェル層を不純物拡散層方向に延ばし、徐々に細
くすることで入力端子への異常電圧によって発生するホ
ットエレクトロンが不純物拡散層と素子分離酸化膜との
境界段差部で素子分離酸化膜中に注入されるのを防ぐこ
とができ、半導体装置の静電気による劣化防止を改善で
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図(a)は本発明の一実施例を示す平面レイ誓 アウト図、第含図(b)は第1図(a)のY−Y線相当
部で切断した半導体チップの断面図、第2図は従来例の
回路図、第3図は第2図に対応する半導体チップの平面
図を示している。 IA・・・・・・第1のウェル層、IB・・・・・・第
2のウェル層、3・・・・・・多結晶シリコン膜、4A
、4B・・・・・・層間絶縁膜、5・・・・・素子分離
絶縁酸化膜、101・・・・・・ポンディングパッド、
101’・・・・アルミニウム配線層、102・・・・
・パッドスルーホール、103.103’、104A、
104B・・・・N+不純物拡散層、105・・・・・
リンを含む多結晶シリコン膜、103A、103B、1
13A、113B。 113C・・・・・・アルミニウム配線層と不純物拡散
層とを接続するコンタクト、106・・・・・・多結晶
シリコン膜と接地電位金属とを接続するコンタクト、1
11・・・・・・接地電位に接続されたアルミニウム配
線層、P・・・・・・入力端子(ポンディングパッド)
、R1,R2拡散層抵抗、Ql、Q2.Q3・・・MO
S)ランジスタ。 代理人 弁理士  内 原   晋 刑1 図(Q)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電型半導体基板に選択的に設けられた第2導電型
    不純物拡散層からなりその一端を入力端子に接続した抵
    抗素子を含む半導体装置の入力保護回路において、前記
    第2導電型不純物拡散層の前記入力端子に接続された部
    分は第2導電型の第1のウェル層に設けられ、前記第1
    のウェル層と所定距離に配置された第2導電型の第2の
    ウェル層と、前記第2のウェル層に基準電位を供給する
    配線層とを有することを特徴とする半導体装置の入力保
    護回路。
JP25561690A 1990-09-26 1990-09-26 半導体装置の入力保護回路 Pending JPH04133468A (ja)

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