JPH04340761A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JPH04340761A JPH04340761A JP11316191A JP11316191A JPH04340761A JP H04340761 A JPH04340761 A JP H04340761A JP 11316191 A JP11316191 A JP 11316191A JP 11316191 A JP11316191 A JP 11316191A JP H04340761 A JPH04340761 A JP H04340761A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路に関し
、更に詳しくは、その入出力部に形成される過電圧保護
回路部の回路構造の改良に関する。 【０００２】半導体集積回路の高集積化が進みその回路
構造が微細化するに従い、各部の絶縁強度の低下が避け
られず、静電気或いは衝撃電圧等の過電圧によってその
内部回路が絶縁破壊を起こすおそれが増大しており、こ
の絶縁破壊からの保護の問題が従来にもまして重要とな
っている。 【０００３】 【従来の技術】図７及び８を参照して、従来の半導体集
積回路の入出力部の保護回路部の回路構造について説明
する。図７は正極性の過電圧から内部回路を保護するた
めの保護回路部の回路構造の一例を示す平面図、図８は
そのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。 【０００４】基板１は、ｎ型基板であり、ｎ型不純物と
して例えば１０１５個／ｃｍ３程度のＰ（燐）を含むよ
うに薄く不純物拡散され、ｎ−領域を成してこの保護回
路部の周囲領域２を形成している。ｐ−拡散領域（ｐ−
ウエル）３は、この周囲領域２の一部にｐ型不純物とし
て例えば１０１５個／ｃｍ３程度のＢ（ホウ素）を有す
るように低濃度の不純物拡散によって形成されて、ｐ形
の拡散抵抗領域を成している。更に、このｐ−ウエル３
内には対を成す端部にｐ−ウエル３よりも濃く、例えば
１０２０個／ｃｍ３のＢを有するように不純物拡散が成
されてｐ＋領域を成す第一及び第二の配線引出し領域５
、６が形成される。ｐ−ウエル３全体がこの双方の配線
引出し領域５、６を端子部とする拡散抵抗として構成さ
れる。 【０００５】第一の配線引出し領域５は、金属配線材料
例えばアルミ配線８を介して図示しない外部端子に接続
され、第二の配線引出し領域６は同様にアルミ配線９を
介して内部回路に接続されている。また、周囲領域２内
には、ｐ−ウエル３を囲んで周囲領域２と同じｎ型の不
純物が濃く拡散された別の拡散領域（ｎ＋膜領域）４が
形成され、ｎ＋膜領域４は、アルミ配線１０によって高
電位電源ＶＤＤに接続されて、ｐ−ウエル領域３と周囲
領域２との間に形成される接合面１１から成るｐ−ｎ接
合を有する寄生的ダイオード構造に対して逆方向電圧を
与えている。このｎ＋領域４は例えば１０２０個／ｃｍ
３程度のＰを含んでいる。 【０００６】上記保護回路部の回路構造により、この従
来の半導体集積回路では、例えば外部端子からアルミ配
線８を介して侵入した衝撃性の過電圧を、ｐ−ウエル３
内に形成された拡散抵抗によって減衰させると共に、過
電圧を生ずる正極性の電荷をｐ−ｎ接合の寄生的ダイオ
ード構造によってその順方向である高電位電源ＶＤＤ側
に逃がし、半導体集積回路の内部回路をこのような過電
圧から保護する働きを有する。負極性の電荷は、上記保
護回路部と隣接して対を成して形成され、上記と反対導
電形に形成された別の保護回路部によって同様に低電位
電源ＶＳＳ（ＧＮＤ）に逃がされる。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体集積
回路の保護回路部の場合、寄生的ダイオード構造のｐ−
ｎ接合が、ｐ−及びｎ−の何れも薄い濃度の拡散領域間
で形成されているため順方向電圧が比較的高いことに加
え、ｐ＋領域からｎ＋領域へ電荷を逃がす電流路の経路
中に、不純物濃度の薄いｐ−及びｎ−領域が含まれるた
め、等価的に拡散抵抗が挿入された状態にあることによ
り、侵入した電荷を電源側に逃がし且つ大きな過電圧を
制限して内部回路を保護する機能が必ずしも充分ではな
いという問題がある。 【０００８】上記の場合、大きな過電圧が侵入したとき
には、結果的に保護回路部における保護が十分でなく、
内部回路の例えばゲート部等の部分で絶縁破壊が生ずる
ことも考えられ、半導体集積回路の信頼性を損うおそれ
がある。しかし、従来この点について問題とされ或いは
解決される例は無かった。 【０００９】本発明は、上記従来の半導体集積回路の問
題に鑑み、入出力部等の保護回路部において過電圧を制
限しながら侵入した電荷を有効に電源側に逃がすことが
でき、従って外部から侵入する過電圧からの内部回路の
保護が十分であり、内部回路等に絶縁破壊が生じ難いた
め、信頼性が高い半導体集積回路を提供することを目的
とする。 【００１０】 【課題を達成するための手段】図１は、本発明の一実施
例の半導体集積回路の保護回路部の構造を示す平面図で
あり、内部回路を正極性の過電圧から保護する形式の保
護回路部について例示した図である。同図において、２
は周囲領域、３は拡散領域（ｐ−ウエル）、５及び６は
第一及び第二の配線引出し領域、７は高濃度拡散領域、
８、９及び１０は夫々金属配線である。 【００１１】前記目的を達成するため本発明の半導体集
積回路は、図１に例示したように、不純物が拡散されて
一の導電形に形成された周囲領域（２）内に別の不純物
が拡散されて前記一の導電形と異なる他の導電形の拡散
領域（３）を形成し、該拡散領域（３）内に該拡散領域
よりも高濃度に不純物拡散が成された前記他の導電形の
第一及び第二の配線引出し領域（５、６）を設け、前記
第一の配線引出し領域（５）を外部端子に、前記第二の
配線引出し領域（６）を内部回路に夫々接続し、前記周
囲領域（２）と前記拡散領域（３）とで形成されたダイ
オード構造と、前記第一及び第二の配線引出し領域（５
、６）間に形成される拡散抵抗とによって前記内部回路
を過電圧から保護する形式の保護回路部を有する半導体
集積回路において、前記第二の配線引出し領域（６）と
の間に接合面を有し、前記第二の配線引出し領域（６）
との間で第二のダイオード構造を形成する、前記周囲領
域（２）よりも高濃度に不純物拡散が成された前記一の
導電形の高濃度拡散領域（７）を設け、該高濃度拡散領
域（７）を所定の電位に維持することを特徴とするもの
である。 【００１２】 【作用】本発明の半導体集積回路では、内部回路と接続
された第二の配線引出し領域６との間で第二のダイオー
ド構造を形成する、周囲領域２よりも濃く不純物拡散が
成された高濃度拡散領域７を設け、該高濃度拡散領域７
を所定の電位に維持する構成により、第二のダイオード
構造の部分では、高濃度の不純物拡散が成された領域間
で直接接合面が形成されているためダイオードの順方向
電圧が小さく、またその順方向の電流経路が全て高濃度
の不純物拡散が成された領域であるため、等価的な拡散
抵抗が挿入されないことから、第二の配線領域６に侵入
した電荷が高濃度拡散領域７を経由して電源側に逃げ易
く、且つこのとき小さな順方向電圧で内部回路に侵入す
る過電圧を充分に小さく制限することができる。 【００１３】 【実施例】図面を参照して本発明を更に説明する。図２
及び３は夫々、図１のＩＩ−ＩＩ及びＩＩＩ−ＩＩＩ矢
視図である。図１〜図３に示されているように、この実
施例の保護回路部では、従来例として説明した、正極性
の電荷から内部回路を保護する保護回路部の回路構造に
加えて、第二の配線引出し領域６と直接接合面を有して
第二の配線引出し領域６とダイオード構造を成す高濃度
拡散領域として別のｎ＋領域７を設けている。この別の
ｎ＋領域７は、従来の保護回路部において保護回路部を
囲む領域として構成され不純物が濃く拡散されたｎ＋膜
領域４と一体に形成されており、ｎ＋膜領域４から第二
の配線引出し領域６に向って基板面と平行方向に突出す
る構造を有している。 【００１４】不純物が濃く拡散された前記別のｎ＋領域
７と、内部回路に接続されて同様に不純物が濃く拡散さ
れてｐ＋領域を成す第二の配線引出し領域６とは、ほぼ
同じ厚み（例えば０．５μｍ）を有するように薄膜とし
て形成され、基板面と直交方向の接合面１２を三方向で
形成している。別のｎ＋領域７及びｎ＋膜領域４からな
る高濃度のｎ形拡散領域は、アルミ配線１０との間で数
箇所のコンタクト部分を形成すると共に、このアルミ配
線１０によって図示しない電源ＶＤＤに接続されている
。 【００１５】図４は、上記実施例の保護回路
部を備える入出力部の回路を回路図として示したもので
ある。同図において、抵抗Ｒ１はｐ−ウエル（拡散抵抗
領域）３内に形成された拡散抵抗であり、配線引出し領
域５と６との間に形成されている。ダイオードＤ１は拡
散抵抗領域３と周囲領域２との間に形成される接合面１
１を有する寄生的ダイオードである。寄生的ダイオード
Ｄ１のカソード及びアノード側には夫々等価的な抵抗Ｒ
２、Ｒ３が、低濃度拡散領域であるｐ−の拡散抵抗領域
３及びｎ−の周囲領域２において形成される。拡散抵抗
Ｒ１と等価抵抗Ｒ２とは、抵抗Ｒ１が形成される方向に
分布状に接続される構造であるため図中においてその旨
を分布状接続部１３として模式的に示した。 【００１６】ダイオードＤ２、Ｄ２’は夫々第二のダイ
オード構造を示しており、ダイオードＤ２は図１〜図３
に示された第二のダイオード構造であり、またダイオー
ドＤ２’は ダイオードＤ２が含まれる保護回路部と反
対導電形で且つその保護回路部と相互に対を成し、隣接
して形成される別の保護回路部の第二のダイオード構造
である。なお、この別の保護回路部の拡散抵抗等は図４
において図示を省略した。 【００１７】ダイオードＤ２’は、例えば図１〜図３の
ｐ−の拡散領域３内にｎ＋の第二の拡散領域３’を形成
し、図２の拡散領域３を周囲領域として構成し且つこの
第二の拡散領域３’を拡散抵抗領域として構成する構造
を有し、不純物が濃く拡散された各配線領域等は夫々図
２で示した導電形と反対導電形に形成されている。 【００１８】上記の構成により、この実施例の半導体集
積回路の保護回路部では、まず、外部端子から侵入した
正極性の過電圧を生ずる正電荷は、拡散抵抗領域３と周
囲領域２との間に形成された従来と同じ構造のｐ＋、ｐ
−、ｎ−及びｎ＋領域からなる寄生的ダイオード構造Ｄ
１をオンさせてアルミ配線１０を経由して高電位電源Ｖ
ＤＤの電源装置にシンクする。その際、ｐ−及びｎ−領
域の比較的高い抵抗のため拡散抵抗領域３の電位を上昇
させる。 【００１９】拡散抵抗領域３の電位が上昇すると、第二
の配線引出し領域６と別のｎ＋領域７とで形成される接
合面１２を有する第二のダイオード構造Ｄ２がオンし、
その電流は直接電源ラインを経由して電源装置にシンク
する。このとき、第二の配線引出し領域６の電位上昇は
、第二のダイオード構造Ｄ２の小さな順方向電圧のため
充分に小さく、このため内部回路に生ずる電圧上昇が制
限される。更に、このとき第二のダイオード構造Ｄ２を
流れる順方向電流が拡散抵抗領域３の抵抗によって制限
されるので、ダイオード構造Ｄ２に流れる電流が過大と
なってそのｐ−ｎ接合部が熱破壊するおそれは小さい。 別の保護回路部の第二のダイオード構造Ｄ２’も極性を
逆として上記と同様に作用するものであり、その詳細な
説明は省略する。 【００２０】なお、第二のダイオード構造Ｄ２では、そ
のｐ−ｎ接合を形成する双方の領域の不純物濃度が従来
のダイオード構造の不純物濃度よりも高いため、ツェナ
ー電圧が低下することとなるが、外部端子から負極性の
過電圧が侵入した際にダイオードが導通することで、他
方の負極性の過電圧からの保護を行なう保護回路部の第
二のダイオード構造Ｄ２’を補助できるメリットもある
。 【００２１】図５及び図６は夫々、上記実施例の半導体
集積回路の各製造工程を順次に示すための保護回路部の
要部断面略図である。図５（ａ）において、ｎ−基板１
上には、拡散保護抵抗素子が形成される領域表面を残し
てレジスト膜２３が形成されている。基板１表面は、共
に数百オングストローム厚みを有するＳｉＯ２の酸化膜
２１及びＳｉ３Ｎ４の窒化膜２２で覆われている。この
集積回路における他の機能素子部を構成する各ダイオー
ド、抵抗及びトランジスタ等と同時に行なわれるイオン
注入工程において、この保護回路部分においてもレジス
ト２３の剥離部分に、例えば１８０Ｋｅｖの電圧で加速
されたホウ素イオンＢ＋によるイオン注入が薄く行なわ
れ、ｐ−拡散層が形成される。 【００２２】引続き、結晶欠陥が元の正常な結晶状態と
なるように、また、不純物が活性化されるように熱処理
（アニール）が行なわれ、一様なｐ−拡散領域を成すｐ
−ウエル領域（拡散抵抗領域）３が、例えば厚み５μｍ
程度に形成される（図５（ｂ））。次に酸化工程が行な
われ、窒化膜２２によって覆われていないＳｉＯ２部分
が厚くなり、フィールド酸化膜１４が形成される（図５
（ｃ））。この後、各機能素子のトランジスタ部分では
ポリ成長によるゲート部の形成、或いはチャネル部の形
成等が行なわれる。 【００２３】次に、他の機能素子部分のＰチャネルトラ
ンジスタのソース・ドレイン部のイオン注入工程と同時
に、ｐ−拡散層の拡散抵抗領域３の両端部に、イオン注
入によって配線引出し領域５、６を成す端子部が形成さ
れる。このイオン注入は弗化ホウ素ＢＦ２＋によって行
なわれ、レジスト剥離部分にこのイオンが注入される（
図５（ｄ））。この結果形成された配線引出し領域５、
６と前記拡散抵抗領域３の表面とにレジスト膜を形成し
、その剥離部分に他の機能素子部分のＮチャネルトラン
ジスタのソース・ドレイン部のイオン注入工程と同時に
、燐イオンＰ＋又は砒素イオンＡＳ＋が注入され、ｎ＋
膜領域４と第二ダイオードのカソード部を成す別のｎ＋
領域７とが形成される。別のｎ＋領域７は第二の配線引
出し領域６と接合面１２を有するように形成される（図
６（ａ）及び（ｂ））。 【００２４】酸化膜２１の上からカバー膜１５としてポ
リシリコンガラス（ＰＳＧ）層が形成され、酸化膜２１
及びカバー膜１５の一部はエッチングによって剥離され
、コンタクトホール２４が形成される（図６（ｃ））。 このコンタクトホール２４内に蒸着等によって形成され
たアルミ薄膜と前記不純物を濃く注入されたｐ＋及びｎ
＋領域として形成された配線引出し領域５、６及び別の
領域７とが接続されコンタクトを形成する。アルミ薄膜
は、エッチングによって所定のパターンに形成され、不
純物を濃く注入された前記各領域５、６、７とパッド部
、内部回路及び電源ラインとを夫々接続するアルミ配線
８、９、１０となる（図６（ｄ））。最終的に保護膜が
全体を覆い半導体集積回路が完成する。 【００２５】なお、上記実施例では、ｎ＋膜領域４と別
のｎ＋領域７とが一体に形成される例を示したが、本発
明の半導体集積回路の保護回路部では、必ずしもｎ＋膜
領域４は必須ではなく、ｎ＋膜領域４を有しない保護回
路部を有する半導体集積回路も本発明の半導体集積回路
に含まれる。 【００２６】また、正極性及び負極性の双方の電荷を逃
がす二つの保護回路部を有する半導体集積回路の例を挙
げたが、本発明の半導体集積回路の保護回路部は、必ず
しも双方の電荷を逃がす構造を必須とするものでは無く
、何れか一方の極性の電荷を逃がす保護回路部を有する
半導体集積回路も本発明の半導体集積回路に含まれる。 【００２７】 【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体集積
回路では、拡散抵抗の内部回路側端子を構成する不純物
が高濃度に拡散された第二の配線引出し領域との間で接
合面を有してダイオード構造を形成する高濃度拡散領域
を設けた構成により、電荷を電源側に逃しやすく且つ電
荷を電源側に逃がす際のオン電圧を小さく抑えて内部回
路の保護機能を増すことができるため、半導体集積回路
の絶縁破壊を防止して信頼性を向上させたという顕著な
効果を奏する。
、更に詳しくは、その入出力部に形成される過電圧保護
回路部の回路構造の改良に関する。 【０００２】半導体集積回路の高集積化が進みその回路
構造が微細化するに従い、各部の絶縁強度の低下が避け
られず、静電気或いは衝撃電圧等の過電圧によってその
内部回路が絶縁破壊を起こすおそれが増大しており、こ
の絶縁破壊からの保護の問題が従来にもまして重要とな
っている。 【０００３】 【従来の技術】図７及び８を参照して、従来の半導体集
積回路の入出力部の保護回路部の回路構造について説明
する。図７は正極性の過電圧から内部回路を保護するた
めの保護回路部の回路構造の一例を示す平面図、図８は
そのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。 【０００４】基板１は、ｎ型基板であり、ｎ型不純物と
して例えば１０１５個／ｃｍ３程度のＰ（燐）を含むよ
うに薄く不純物拡散され、ｎ−領域を成してこの保護回
路部の周囲領域２を形成している。ｐ−拡散領域（ｐ−
ウエル）３は、この周囲領域２の一部にｐ型不純物とし
て例えば１０１５個／ｃｍ３程度のＢ（ホウ素）を有す
るように低濃度の不純物拡散によって形成されて、ｐ形
の拡散抵抗領域を成している。更に、このｐ−ウエル３
内には対を成す端部にｐ−ウエル３よりも濃く、例えば
１０２０個／ｃｍ３のＢを有するように不純物拡散が成
されてｐ＋領域を成す第一及び第二の配線引出し領域５
、６が形成される。ｐ−ウエル３全体がこの双方の配線
引出し領域５、６を端子部とする拡散抵抗として構成さ
れる。 【０００５】第一の配線引出し領域５は、金属配線材料
例えばアルミ配線８を介して図示しない外部端子に接続
され、第二の配線引出し領域６は同様にアルミ配線９を
介して内部回路に接続されている。また、周囲領域２内
には、ｐ−ウエル３を囲んで周囲領域２と同じｎ型の不
純物が濃く拡散された別の拡散領域（ｎ＋膜領域）４が
形成され、ｎ＋膜領域４は、アルミ配線１０によって高
電位電源ＶＤＤに接続されて、ｐ−ウエル領域３と周囲
領域２との間に形成される接合面１１から成るｐ−ｎ接
合を有する寄生的ダイオード構造に対して逆方向電圧を
与えている。このｎ＋領域４は例えば１０２０個／ｃｍ
３程度のＰを含んでいる。 【０００６】上記保護回路部の回路構造により、この従
来の半導体集積回路では、例えば外部端子からアルミ配
線８を介して侵入した衝撃性の過電圧を、ｐ−ウエル３
内に形成された拡散抵抗によって減衰させると共に、過
電圧を生ずる正極性の電荷をｐ−ｎ接合の寄生的ダイオ
ード構造によってその順方向である高電位電源ＶＤＤ側
に逃がし、半導体集積回路の内部回路をこのような過電
圧から保護する働きを有する。負極性の電荷は、上記保
護回路部と隣接して対を成して形成され、上記と反対導
電形に形成された別の保護回路部によって同様に低電位
電源ＶＳＳ（ＧＮＤ）に逃がされる。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体集積
回路の保護回路部の場合、寄生的ダイオード構造のｐ−
ｎ接合が、ｐ−及びｎ−の何れも薄い濃度の拡散領域間
で形成されているため順方向電圧が比較的高いことに加
え、ｐ＋領域からｎ＋領域へ電荷を逃がす電流路の経路
中に、不純物濃度の薄いｐ−及びｎ−領域が含まれるた
め、等価的に拡散抵抗が挿入された状態にあることによ
り、侵入した電荷を電源側に逃がし且つ大きな過電圧を
制限して内部回路を保護する機能が必ずしも充分ではな
いという問題がある。 【０００８】上記の場合、大きな過電圧が侵入したとき
には、結果的に保護回路部における保護が十分でなく、
内部回路の例えばゲート部等の部分で絶縁破壊が生ずる
ことも考えられ、半導体集積回路の信頼性を損うおそれ
がある。しかし、従来この点について問題とされ或いは
解決される例は無かった。 【０００９】本発明は、上記従来の半導体集積回路の問
題に鑑み、入出力部等の保護回路部において過電圧を制
限しながら侵入した電荷を有効に電源側に逃がすことが
でき、従って外部から侵入する過電圧からの内部回路の
保護が十分であり、内部回路等に絶縁破壊が生じ難いた
め、信頼性が高い半導体集積回路を提供することを目的
とする。 【００１０】 【課題を達成するための手段】図１は、本発明の一実施
例の半導体集積回路の保護回路部の構造を示す平面図で
あり、内部回路を正極性の過電圧から保護する形式の保
護回路部について例示した図である。同図において、２
は周囲領域、３は拡散領域（ｐ−ウエル）、５及び６は
第一及び第二の配線引出し領域、７は高濃度拡散領域、
８、９及び１０は夫々金属配線である。 【００１１】前記目的を達成するため本発明の半導体集
積回路は、図１に例示したように、不純物が拡散されて
一の導電形に形成された周囲領域（２）内に別の不純物
が拡散されて前記一の導電形と異なる他の導電形の拡散
領域（３）を形成し、該拡散領域（３）内に該拡散領域
よりも高濃度に不純物拡散が成された前記他の導電形の
第一及び第二の配線引出し領域（５、６）を設け、前記
第一の配線引出し領域（５）を外部端子に、前記第二の
配線引出し領域（６）を内部回路に夫々接続し、前記周
囲領域（２）と前記拡散領域（３）とで形成されたダイ
オード構造と、前記第一及び第二の配線引出し領域（５
、６）間に形成される拡散抵抗とによって前記内部回路
を過電圧から保護する形式の保護回路部を有する半導体
集積回路において、前記第二の配線引出し領域（６）と
の間に接合面を有し、前記第二の配線引出し領域（６）
との間で第二のダイオード構造を形成する、前記周囲領
域（２）よりも高濃度に不純物拡散が成された前記一の
導電形の高濃度拡散領域（７）を設け、該高濃度拡散領
域（７）を所定の電位に維持することを特徴とするもの
である。 【００１２】 【作用】本発明の半導体集積回路では、内部回路と接続
された第二の配線引出し領域６との間で第二のダイオー
ド構造を形成する、周囲領域２よりも濃く不純物拡散が
成された高濃度拡散領域７を設け、該高濃度拡散領域７
を所定の電位に維持する構成により、第二のダイオード
構造の部分では、高濃度の不純物拡散が成された領域間
で直接接合面が形成されているためダイオードの順方向
電圧が小さく、またその順方向の電流経路が全て高濃度
の不純物拡散が成された領域であるため、等価的な拡散
抵抗が挿入されないことから、第二の配線領域６に侵入
した電荷が高濃度拡散領域７を経由して電源側に逃げ易
く、且つこのとき小さな順方向電圧で内部回路に侵入す
る過電圧を充分に小さく制限することができる。 【００１３】 【実施例】図面を参照して本発明を更に説明する。図２
及び３は夫々、図１のＩＩ−ＩＩ及びＩＩＩ−ＩＩＩ矢
視図である。図１〜図３に示されているように、この実
施例の保護回路部では、従来例として説明した、正極性
の電荷から内部回路を保護する保護回路部の回路構造に
加えて、第二の配線引出し領域６と直接接合面を有して
第二の配線引出し領域６とダイオード構造を成す高濃度
拡散領域として別のｎ＋領域７を設けている。この別の
ｎ＋領域７は、従来の保護回路部において保護回路部を
囲む領域として構成され不純物が濃く拡散されたｎ＋膜
領域４と一体に形成されており、ｎ＋膜領域４から第二
の配線引出し領域６に向って基板面と平行方向に突出す
る構造を有している。 【００１４】不純物が濃く拡散された前記別のｎ＋領域
７と、内部回路に接続されて同様に不純物が濃く拡散さ
れてｐ＋領域を成す第二の配線引出し領域６とは、ほぼ
同じ厚み（例えば０．５μｍ）を有するように薄膜とし
て形成され、基板面と直交方向の接合面１２を三方向で
形成している。別のｎ＋領域７及びｎ＋膜領域４からな
る高濃度のｎ形拡散領域は、アルミ配線１０との間で数
箇所のコンタクト部分を形成すると共に、このアルミ配
線１０によって図示しない電源ＶＤＤに接続されている
。 【００１５】図４は、上記実施例の保護回路
部を備える入出力部の回路を回路図として示したもので
ある。同図において、抵抗Ｒ１はｐ−ウエル（拡散抵抗
領域）３内に形成された拡散抵抗であり、配線引出し領
域５と６との間に形成されている。ダイオードＤ１は拡
散抵抗領域３と周囲領域２との間に形成される接合面１
１を有する寄生的ダイオードである。寄生的ダイオード
Ｄ１のカソード及びアノード側には夫々等価的な抵抗Ｒ
２、Ｒ３が、低濃度拡散領域であるｐ−の拡散抵抗領域
３及びｎ−の周囲領域２において形成される。拡散抵抗
Ｒ１と等価抵抗Ｒ２とは、抵抗Ｒ１が形成される方向に
分布状に接続される構造であるため図中においてその旨
を分布状接続部１３として模式的に示した。 【００１６】ダイオードＤ２、Ｄ２’は夫々第二のダイ
オード構造を示しており、ダイオードＤ２は図１〜図３
に示された第二のダイオード構造であり、またダイオー
ドＤ２’は ダイオードＤ２が含まれる保護回路部と反
対導電形で且つその保護回路部と相互に対を成し、隣接
して形成される別の保護回路部の第二のダイオード構造
である。なお、この別の保護回路部の拡散抵抗等は図４
において図示を省略した。 【００１７】ダイオードＤ２’は、例えば図１〜図３の
ｐ−の拡散領域３内にｎ＋の第二の拡散領域３’を形成
し、図２の拡散領域３を周囲領域として構成し且つこの
第二の拡散領域３’を拡散抵抗領域として構成する構造
を有し、不純物が濃く拡散された各配線領域等は夫々図
２で示した導電形と反対導電形に形成されている。 【００１８】上記の構成により、この実施例の半導体集
積回路の保護回路部では、まず、外部端子から侵入した
正極性の過電圧を生ずる正電荷は、拡散抵抗領域３と周
囲領域２との間に形成された従来と同じ構造のｐ＋、ｐ
−、ｎ−及びｎ＋領域からなる寄生的ダイオード構造Ｄ
１をオンさせてアルミ配線１０を経由して高電位電源Ｖ
ＤＤの電源装置にシンクする。その際、ｐ−及びｎ−領
域の比較的高い抵抗のため拡散抵抗領域３の電位を上昇
させる。 【００１９】拡散抵抗領域３の電位が上昇すると、第二
の配線引出し領域６と別のｎ＋領域７とで形成される接
合面１２を有する第二のダイオード構造Ｄ２がオンし、
その電流は直接電源ラインを経由して電源装置にシンク
する。このとき、第二の配線引出し領域６の電位上昇は
、第二のダイオード構造Ｄ２の小さな順方向電圧のため
充分に小さく、このため内部回路に生ずる電圧上昇が制
限される。更に、このとき第二のダイオード構造Ｄ２を
流れる順方向電流が拡散抵抗領域３の抵抗によって制限
されるので、ダイオード構造Ｄ２に流れる電流が過大と
なってそのｐ−ｎ接合部が熱破壊するおそれは小さい。 別の保護回路部の第二のダイオード構造Ｄ２’も極性を
逆として上記と同様に作用するものであり、その詳細な
説明は省略する。 【００２０】なお、第二のダイオード構造Ｄ２では、そ
のｐ−ｎ接合を形成する双方の領域の不純物濃度が従来
のダイオード構造の不純物濃度よりも高いため、ツェナ
ー電圧が低下することとなるが、外部端子から負極性の
過電圧が侵入した際にダイオードが導通することで、他
方の負極性の過電圧からの保護を行なう保護回路部の第
二のダイオード構造Ｄ２’を補助できるメリットもある
。 【００２１】図５及び図６は夫々、上記実施例の半導体
集積回路の各製造工程を順次に示すための保護回路部の
要部断面略図である。図５（ａ）において、ｎ−基板１
上には、拡散保護抵抗素子が形成される領域表面を残し
てレジスト膜２３が形成されている。基板１表面は、共
に数百オングストローム厚みを有するＳｉＯ２の酸化膜
２１及びＳｉ３Ｎ４の窒化膜２２で覆われている。この
集積回路における他の機能素子部を構成する各ダイオー
ド、抵抗及びトランジスタ等と同時に行なわれるイオン
注入工程において、この保護回路部分においてもレジス
ト２３の剥離部分に、例えば１８０Ｋｅｖの電圧で加速
されたホウ素イオンＢ＋によるイオン注入が薄く行なわ
れ、ｐ−拡散層が形成される。 【００２２】引続き、結晶欠陥が元の正常な結晶状態と
なるように、また、不純物が活性化されるように熱処理
（アニール）が行なわれ、一様なｐ−拡散領域を成すｐ
−ウエル領域（拡散抵抗領域）３が、例えば厚み５μｍ
程度に形成される（図５（ｂ））。次に酸化工程が行な
われ、窒化膜２２によって覆われていないＳｉＯ２部分
が厚くなり、フィールド酸化膜１４が形成される（図５
（ｃ））。この後、各機能素子のトランジスタ部分では
ポリ成長によるゲート部の形成、或いはチャネル部の形
成等が行なわれる。 【００２３】次に、他の機能素子部分のＰチャネルトラ
ンジスタのソース・ドレイン部のイオン注入工程と同時
に、ｐ−拡散層の拡散抵抗領域３の両端部に、イオン注
入によって配線引出し領域５、６を成す端子部が形成さ
れる。このイオン注入は弗化ホウ素ＢＦ２＋によって行
なわれ、レジスト剥離部分にこのイオンが注入される（
図５（ｄ））。この結果形成された配線引出し領域５、
６と前記拡散抵抗領域３の表面とにレジスト膜を形成し
、その剥離部分に他の機能素子部分のＮチャネルトラン
ジスタのソース・ドレイン部のイオン注入工程と同時に
、燐イオンＰ＋又は砒素イオンＡＳ＋が注入され、ｎ＋
膜領域４と第二ダイオードのカソード部を成す別のｎ＋
領域７とが形成される。別のｎ＋領域７は第二の配線引
出し領域６と接合面１２を有するように形成される（図
６（ａ）及び（ｂ））。 【００２４】酸化膜２１の上からカバー膜１５としてポ
リシリコンガラス（ＰＳＧ）層が形成され、酸化膜２１
及びカバー膜１５の一部はエッチングによって剥離され
、コンタクトホール２４が形成される（図６（ｃ））。 このコンタクトホール２４内に蒸着等によって形成され
たアルミ薄膜と前記不純物を濃く注入されたｐ＋及びｎ
＋領域として形成された配線引出し領域５、６及び別の
領域７とが接続されコンタクトを形成する。アルミ薄膜
は、エッチングによって所定のパターンに形成され、不
純物を濃く注入された前記各領域５、６、７とパッド部
、内部回路及び電源ラインとを夫々接続するアルミ配線
８、９、１０となる（図６（ｄ））。最終的に保護膜が
全体を覆い半導体集積回路が完成する。 【００２５】なお、上記実施例では、ｎ＋膜領域４と別
のｎ＋領域７とが一体に形成される例を示したが、本発
明の半導体集積回路の保護回路部では、必ずしもｎ＋膜
領域４は必須ではなく、ｎ＋膜領域４を有しない保護回
路部を有する半導体集積回路も本発明の半導体集積回路
に含まれる。 【００２６】また、正極性及び負極性の双方の電荷を逃
がす二つの保護回路部を有する半導体集積回路の例を挙
げたが、本発明の半導体集積回路の保護回路部は、必ず
しも双方の電荷を逃がす構造を必須とするものでは無く
、何れか一方の極性の電荷を逃がす保護回路部を有する
半導体集積回路も本発明の半導体集積回路に含まれる。 【００２７】 【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体集積
回路では、拡散抵抗の内部回路側端子を構成する不純物
が高濃度に拡散された第二の配線引出し領域との間で接
合面を有してダイオード構造を形成する高濃度拡散領域
を設けた構成により、電荷を電源側に逃しやすく且つ電
荷を電源側に逃がす際のオン電圧を小さく抑えて内部回
路の保護機能を増すことができるため、半導体集積回路
の絶縁破壊を防止して信頼性を向上させたという顕著な
効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例の半導体集積回路の保護回路
部の回路構造を示す平面図である。
部の回路構造を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】図１の実施例の保護回路部を含む入出力回路部
の回路図である。
の回路図である。
【図５】図１の保護回路部の製造工程毎の断面図（Ｉ）
である。
である。
【図６】図１の保護回路部の製造工程毎の断面図（ＩＩ
）である。
）である。
【図７】従来の保護回路部の平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。
１ 基板
２ 周囲領域
３ 拡散領域（ウエル領域）４
ｎ＋膜領域 ５ 第一の配線引出し領域６
第二の配線引出し領域７ 高濃度
拡散領域（別のｎ＋領域）８〜１０ 金属配線
ｎ＋膜領域 ５ 第一の配線引出し領域６
第二の配線引出し領域７ 高濃度
拡散領域（別のｎ＋領域）８〜１０ 金属配線
Claims (1)
- 【請求項１】不純物が拡散されて一の導電形に形成され
た周囲領域（２）内に別の不純物が拡散されて前記一の
導電形と異なる他の導電形の拡散領域（３）を形成し、
該拡散領域（３）内に該拡散領域よりも高濃度に不純物
拡散が成された前記他の導電形の第一及び第二の配線引
出し領域（５、６）を設け、前記第一の配線引出し領域
（５）を外部端子に、前記第二の配線引出し領域（６）
を内部回路に夫々接続し、前記周囲領域（２）と前記拡
散領域（３）とで形成されたダイオード構造と、前記第
一及び第二の配線引出し領域（５、６）間に形成される
拡散抵抗とによって前記内部回路を過電圧から保護する
形式の保護回路部を有する半導体集積回路において、前
記第二の配線引出し領域（６）との間に接合面を有し、
前記第二の配線引出し領域（６）との間で第二のダイオ
ード構造を形成する、前記周囲領域（２）よりも高濃度
に不純物拡散が成された前記一の導電形の高濃度拡散領
域（７）を設け、該高濃度拡散領域（７）を所定の電位
に維持することを特徴とする半導体集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11316191A JPH04340761A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11316191A JPH04340761A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340761A true JPH04340761A (ja) | 1992-11-27 |
Family
ID=14605101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11316191A Withdrawn JPH04340761A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04340761A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014170919A (ja) * | 2013-02-06 | 2014-09-18 | Seiko Instruments Inc | Ｅｓｄ保護回路を備えた半導体装置 |
| EP3944316A1 (en) * | 2020-07-21 | 2022-01-26 | Nexperia B.V. | An electrostatic discharge protection semiconductor structure and a method of manufacture |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP11316191A patent/JPH04340761A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014170919A (ja) * | 2013-02-06 | 2014-09-18 | Seiko Instruments Inc | Ｅｓｄ保護回路を備えた半導体装置 |
| EP3944316A1 (en) * | 2020-07-21 | 2022-01-26 | Nexperia B.V. | An electrostatic discharge protection semiconductor structure and a method of manufacture |
| US12191344B2 (en) | 2020-07-21 | 2025-01-07 | Nexperia B.V. | Electrostatic Discharge protection semiconductor structure and a method of manufacture |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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