JPH0917953A

JPH0917953A - 半導体装置の保護装置

Info

Publication number: JPH0917953A
Application number: JP16744495A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ota; 太田　　実
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1995-07-03
Filing date: 1995-07-03
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【構成】パッド８の下部に第２の低濃度拡散層４０を
設け、この第２の低濃度拡散層４０と第１の低濃度拡散
層３０とを離間して設ける。第１の低濃度拡散層３０内
に第２の拡散層１６を設ける。これと離間して第１の拡
散抵抗４を設け、この第１の拡散抵抗４から離間して第
１の拡散層６を設ける。パッド８と接続する第２の金属
配線１８は第２の低濃度拡散層４０と第１の低濃度拡散
層３０との間にこれらの一部を覆うように設ける。【効果】通常の電圧範囲の信号がパッドに印加した場
合は寄生容量が小さく、負の極性の静電気による異常電
圧がパッドに印加した場合のみ、寄生容量が増大し、静
電気のエネルギーを吸収する。これにより、保護装置自
身と内部回路の破壊を防ぐことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置のパッドに
印加する静電気等の高い電圧から半導体装置を保護する
保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に静電気等の高い電圧から半導体
装置の内部回路を保護するために、保護装置を用いてい
る。

【０００３】図７は一般的なパッドと保護装置と内部回
路とを備える入力回路の一例を示す回路図である。図７
の回路図を用いて入力回路の回路構成を説明する。

【０００４】パッド８は、保護装置７を構成する保護ダ
イオード５ａのアノード端子と、保護装置を構成する第
１の拡散抵抗４の一方の端子とに接続し、保護装置７を
構成する第１の拡散抵抗４の他方の端子は、保護装置７
を構成する保護ダイオード５ｎのアノード端子と、内部
回路３を構成するＰチャネルトランジスタ１のゲート
と、内部回路３を構成するＮチャネルトランジスタ２の
ゲートとに接続している。

【０００５】また第１の電源９は、内部回路３を構成す
るＰチャネルトランジスタ１の一方の端子と、保護装置
７を構成する保護ダイオード５ａ・・・５ｎのカソード
端子とに接続し、第２の電源１０は、内部回路３を構成
するＮチャネルトランジスタ２の一方の端子に接続して
いる。

【０００６】さらに内部回路３を構成するＰチャネルト
ランジスタ１の他方の端子は、内部回路３を構成するＮ
チャネルトランジスタ２の他方の端子に接続している。

【０００７】図８は図７に示す従来例の保護装置７のパ
ターンレイアウトの様子を示す平面図であり、また図９
は図８に示す切断線Ｃ−Ｃ部の断面の様子を示す断面図
である。図８と図９とを用いて従来の保護装置の構成を
説明する。

【０００８】図８に示す保護装置は、図９に示すＮ型の
半導体基板６０にＮ型の半導体基板６０と異なる導電性
の不純物の領域を形成するＰ型の第１の拡散抵抗４と、
Ｎ型の半導体基板６０と同じ導電性の不純物でＰ型の第
１の拡散抵抗４から離間してＰ型の第１の拡散抵抗４の
周囲に形成するＮ型の第１の拡散層６とで構成する。

【０００９】以上の構成により、Ｐ型の第１の拡散抵抗
４とＮ型の半導体基板６０とで、図７に示すＰＮ接合の
保護ダイオード５ａ・・・５ｎを形成する。

【００１０】つぎに、図８に示す従来例の保護装置の各
構成要素の接続状態を説明する。パッド８は第２の金属
配線１８に接続し、また第２の金属配線１８は図９に示
す絶縁膜５９をエッチングする第２のコンタクトホール
２２を介してＰ型の第１の拡散抵抗４の一方の端子に接
続している。

【００１１】またＰ型の第１の拡散抵抗４の他方の端子
は、図９に示す絶縁膜５９をエッチングする第３のコン
タクトホール３２を介して第３の金属配線２８に接続
し、第３の金属配線２８は、図７に示す内部回路３を構
成するＰチャネルトランジスタ１のゲートと内部回路３
を構成するＮチャネルトランジスタ２のゲートとに接続
している。

【００１２】さらに図７に示す第１の電源９に対応する
第１の金属配線１９は、図９に示す絶縁膜５９をエッチ
ングする第１のコンタクトホール１２を介してＮ型の第
１の拡散層６に接続している。

【００１３】数ＫＶから十数ＫＶの電圧からなる静電気
は正負の極性を持っており、保護装置はこの静電気から
内部回路を保護する必要がある。つぎに図８と図９とを
用いて従来例の保護装置の動作を説明する。

【００１４】まず正の極性の静電気がパッド８に印加す
ると、正の静電気はパッド８から第２の金属配線１８を
通ってＰ型の第１の拡散抵抗４に到達する。

【００１５】保護装置は、Ｐ型の第１の拡散抵抗４と図
９に示すＮ型の半導体基板６０とで保護ダイオード５ａ
・・・５ｎを形成しているため、正の極性の静電気がパ
ッド８に印加すると、順方向動作を行ない図９に示すＮ
型の半導体基板６０に電流が流れ、その電流はＮ型の第
１の拡散層６を通り第１の金属配線１９に流れる。

【００１６】したがって、保護ダイオード５ａ・・・５
ｎは順方向のしきい値電圧値でクランプするために、図
７に示す内部回路３にはこの順方向のしきい値電圧以上
の電圧は加わらない。

【００１７】一方、負の極性の静電気がパッド８に印加
すると、負の静電気はパッド８から第２の金属配線１８
を通ってＰ型の第１の拡散抵抗４に到達する。

【００１８】しかし、正の極性の静電気のように保護ダ
イオード５ａ・・・５ｎを通して順方向の電流は流れ
ず、Ｐ型の第１の拡散抵抗４とＮ型の半導体基板６０と
のＰＮ接合のブレークダウン電圧をこえるところで電流
が流れ、内部回路を保護する。

【００１９】また、パッド８と図７に示す内部回路３と
の間に直列に挿入するＰ型の第１の拡散抵抗４は、抵抗
素子としての機能を持ち、第３の金属配線２８にあらわ
れる電圧、すなわち図７に示す内部回路３にかかる電圧
を下げる役割を持っている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】図１０は従来例の保護
装置における寄生容量を示す等価回路図である。ところ
で、図８と図９とに示す回路構成には図１０に示す寄生
容量Ｃ１、Ｃ２が寄生的に接続している。

【００２１】寄生容量Ｃ１はパッド８の寄生容量であ
る。すなわち、図９に示すパッド８を一方の電極とし、
Ｎ型の半導体基板６０を他方の電極とする、フィールド
酸化膜５８と絶縁膜５９との絶縁層容量である。

【００２２】寄生容量Ｃ２は保護装置７の寄生容量であ
る。すなわち、Ｐ型の第１の拡散抵抗４を一方の電極と
し、Ｎ型の半導体基板６０を他方の電極とする、ＰＮ接
合容量である。

【００２３】静電気等の高い電圧から半導体装置の内部
回路を保護する能力である静電気破壊耐量は、一般に保
護装置の容量に関係しており、この保護装置の容量が大
きいほど静電気破壊耐量は大きくなる。

【００２４】これは、外部から半導体装置に印加する静
電気のエネルギーの一部がこの容量に吸収されるためと
考えている。

【００２５】具体的な一例としては、図８と図９とに示
すＰ型の第１の拡散抵抗４の面積を大きくすると、Ｐ型
の第１の拡散抵抗４とＮ型の半導体基板６０との間のＰ
Ｎ接合の面積が増加するから寄生容量Ｃ２が大きくな
り、静電気破壊耐量も大きくなる。

【００２６】しかしながら、半導体装置の入力回路の容
量が大きいほど、半導体装置の回路動作速度が低下して
しまう。半導体装置の設計者は、半導体装置の回路動作
速度と静電気破壊耐量とが相反する関係になることに傾
注して回路設計を行わなければならず、設計上の制約が
大きくなる。また、高速動作を要求する半導体装置に対
応できないという根本的な問題もある。

【００２７】保護装置７の寄生容量を小さくする方法と
しては、Ｐ型の第１の拡散抵抗４とＮ型の半導体基板６
０との間のＰＮ接合の面積、すなわち保護ダイオードの
面積を小さくすることが最も効果的であるが、静電気破
壊耐量を極端に低下させる可能性があるので好ましくな
い。

【００２８】そこで、パッド８の寄生容量を小さくする
方法が考えられる。図１１は従来例の保護装置のもう一
つの例である。図１１を用いて説明する。図１１は図９
に示す断面の構造に、パッド８の下部のＮ型の半導体基
板６０の表面にＮ型の半導体基板６０と異なる導電性の
不純物の領域を形成するＰ型の第２の低濃度拡散層４０
を設けるものである。

【００２９】このＰ型の第２の低濃度拡散層４０は電気
的にフローティングなものである。

【００３０】図１２は従来例の保護装置における寄生容
量を示す等価回路図である。図１１に示す回路構成には
図１２に示す寄生容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が寄生的に接続
している。

【００３１】寄生容量Ｃ１、Ｃ２は図１０に示す従来例
の等価回路と同一な構成であるから説明を省略する。寄
生容量Ｃ３はＰ型の第２の低濃度拡散層４０を設けるこ
とにより発生するパッド８の寄生容量である。すなわ
ち、フィールド酸化膜５８と絶縁膜５９との絶縁層を一
方の電極とし、Ｎ型の半導体基板６０を他方の電極とす
る、Ｐ型の第２の低濃度拡散層４０とＮ型の半導体基板
６０とのＰＮ接合容量である。

【００３２】図１２に示すように寄生容量Ｃ１とＣ３と
が直列に接続するため、寄生容量Ｃ１、Ｃ３の合成容量
Ｃｐは次式で表される。Ｃｐ＝（Ｃ１×Ｃ３）/（Ｃ１＋Ｃ３）この式で表されるようにパッド８の寄生容量は小さくな
る。このことにより、図９に示す構成より図１１に示す
構成の方が半導体装置の回路動作速度は向上することが
わかる。

【００３３】しかしながら、半導体装置の入力回路の容
量はパッド８の容量と保護装置７の容量との合成容量で
あるから、このどちらの容量が小さくなっても静電気破
壊耐量が低下してしまうという問題がある。

【００３４】以上の説明で明らかなように、半導体装置
の入力回路の容量を小さくすることによる半導体装置の
回路動作速度の向上と、半導体装置の入力回路の容量を
大きくすることによる静電気破壊耐量の向上とは両立し
得ないといった課題がある。

【００３５】これら課題を解決するため、本発明の目的
は、通常の回路動作電圧で半導体装置が動作していると
きは、半導体装置の入力回路の容量は小さく、静電気等
による高い電圧がパッドに印加した場合のみ半導体装置
の入力回路の容量は大きくする。

【００３６】これによって、半導体装置の回路動作速度
を低下することなく静電気破壊耐量が向上する半導体装
置の保護装置を提供するものである。

【００３７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の保護装置は、半導体基板と、
半導体基板に半導体基板と異なる導電性の不純物の領域
を形成する第２の低濃度拡散層と、第２の低濃度拡散層
と離間して設ける半導体基板と異なる導電性の不純物の
領域を形成する第１の低濃度拡散層と、第１の低濃度拡
散層内に設ける第１の低濃度拡散層と同じ導電性の不純
物の領域を形成する第２の拡散層と、半導体基板に第１
の低濃度拡散層と離間して設ける半導体基板と異なる導
電性の不純物の領域を形成する第１の拡散抵抗と、半導
体基板と同じ導電性の不純物で第１の拡散抵抗から離間
して形成する第１の拡散層とを有し、第２の低濃度拡散
層はパッドの下部に設け、第１の拡散層は第１のコンタ
クトホールを介して第１の金属配線に接続し、第１の拡
散抵抗の一方の端子は第２のコンタクトホールを介して
パッドに接続する第２の金属配線に接続し、第２の拡散
層は第４のコンタクトホールを介して第４の金属配線に
接続し、第２の金属配線は第２の低濃度拡散層と第１の
低濃度拡散層との一部を覆うように設けることを特徴と
する。

【００３８】

【作用】パッドの下部の半導体基板の表面に半導体基板
と異なる導電性でかつ電気的にフローティングな第２の
低濃度拡散層を設ける。この第２の低濃度拡散層と離間
して第１の低濃度拡散層内に設ける第２の拡散層を設け
る。第２の電源に接続する第４の金属配線は、第４のコ
ンタクトホールを介して第２の拡散層に接続する。第２
の低濃度拡散層と第１の低濃度拡散層との間にパッドと
接続する第２の金属配線を設ける構造とする。

【００３９】負の極性の静電気がパッドに印加すると、
第２の金属配線で覆うフィールド酸化膜の下の半導体基
板に反転層が形成し、第２の低濃度拡散層と第１の低濃
度拡散層とが電気的に接続し、パッドの寄生容量が大き
くなる。これによって、保護装置自身と内部回路との破
壊を防ぐことが可能となる。

【００４０】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を表す保護端子
と保護ダイオードとからなる保護装置のパターンレイア
ウトの様子を示す平面図であり、また図２は図１に示す
切断線Ａ−Ａ部の断面の様子を示す断面図である。図７
はパッドと保護装置と内部回路とを備える入力回路の一
例を示す回路図である。図１と図２と図７とを用いて本
発明の保護装置の構成を説明する。

【００４１】まず、保護ダイオードの構成を説明する。
図１と図７とに示す保護装置を構成する保護ダイオード
は、図２に示すＮ型の半導体基板６０にＮ型の半導体基
板６０と異なる導電性の不純物の領域を形成するＰ型の
第１の拡散抵抗４と、Ｎ型の半導体基板６０と同じ導電
性の不純物でＰ型の第１の拡散抵抗４から離間してＰ型
の第１の拡散抵抗４の周囲に形成するＮ型の第１の拡散
層６とで構成している。

【００４２】以上の構成によりＰ型の第１の拡散抵抗４
とＮ型の半導体基板６０とでＰＮ接合の保護ダイオード
５ａ・・・５ｎを形成する。

【００４３】つぎに、保護端子の構成を説明する。パッ
ド８の下部のＮ型の半導体基板６０にＮ型の半導体基板
６０と異なる導電性の不純物の領域を形成するＰ型の第
２の低濃度拡散層４０と、Ｐ型の第２の低濃度拡散層４
０と同じ導電性の不純物の領域を形成するＰ型の第１の
低濃度拡散層３０をＰ型の第２の低濃度拡散層４０から
離間して並行に設ける。

【００４４】Ｐ型の第１の低濃度拡散層３０内にはＰ型
の第１の低濃度拡散層３０と同じ導電性の不純物の領域
を形成するＰ型の第２の拡散層１６を設ける。

【００４５】以上の構成により保護端子を形成すること
になる。保護端子と保護ダイオードとで本発明の保護装
置を構成する。つぎに図１と図２とに示す各構成要素の
接続状態を説明する。

【００４６】パッド８は第２の金属配線１８に接続し、
第２の金属配線１８は図２に示す絶縁膜５９をエッチン
グする第２のコンタクトホール２２を介してＰ型の第１
の拡散抵抗４の一方の端子に接続する。また、第２の金
属配線１８はＰ型の第２の低濃度拡散層４０とＰ型の第
１の低濃度拡散層３０との間に、Ｐ型の第２の低濃度拡
散層４０の一部とＰ型の第１の低濃度拡散層３０の一部
を覆うように設ける。

【００４７】また、Ｐ型の第１の拡散抵抗４の他方の端
子は、図２に示す絶縁膜５９をエッチングする第３のコ
ンタクトホール３２を介して第３の金属配線２８に接続
し、第３の金属配線２８は図７に示す内部回路３に接続
する。

【００４８】図７に示す第１の電源９に接続する第１の
金属配線１９は、図２に示す絶縁膜５９をエッチングす
る第１のコンタクトホール１２を介してＮ型の第１の拡
散層６に接続する。

【００４９】図７に示す第２の電源１０に接続する第４
の金属配線２０は、図２に示す絶縁膜５９をエッチング
する第４のコンタクトホール４２を介してＰ型の第２の
拡散層１６に接続する。

【００５０】図１２は保護装置における寄生容量を示す
等価回路図である。以上の構成により本発明の保護装置
には図１２に示すように、寄生容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が
接続することになる。

【００５１】ここで、寄生容量Ｃ１は図２に示すフィー
ルド酸化膜５８と絶縁膜５９とからなる絶縁層容量で、
寄生容量Ｃ２は図１に示すＰ型の第１の拡散抵抗４とＮ
型の半導体基板６０とのＰＮ接合容量で、寄生容量Ｃ３
は図２に示すＰ型の第２の低濃度拡散層４０とＮ型の半
導体基板６０とのＰＮ接合容量である。

【００５２】寄生容量Ｃ１、Ｃ３が直列に接続する状態
になり、これら寄生容量Ｃ１、Ｃ３と寄生容量Ｃ２とが
並列に接続することになる。

【００５３】つぎに図１と図２と図３とを用いて本発明
の保護装置の動作を説明する。図３は図２の四角に囲む
点線の領域８９の拡大図である。

【００５４】まず正の極性の静電気が図１に示すパッド
８に印加すると、正の静電気は図１に示すパッド８から
第２の金属配線１８を通ってＰ型の第１の拡散抵抗４に
到達する。

【００５５】前記記載のようにＰ型の第１の拡散抵抗４
とＮ型の半導体基板６０とで保護ダイオードを形成して
いるため保護ダイオードは順方向動作を行ないＮ型の半
導体基板６０に電流が流れ、その電流はＮ型の第１の拡
散層６を通り第１の金属配線１９に流れる。

【００５６】したがって順方向のしきい値電圧値でクラ
ンプするために、図７に示す内部回路３に接続する第３
の金属配線２８にはこの順方向のしきい値電圧以上は加
わらない。以上の動作は従来例の保護装置となんら変わ
ることはない。

【００５７】一方、負の極性の静電気が図１に示すパッ
ド８に印加すると、負の静電気によって第２の金属配線
１８の下部には負の電界が発生するので、図３に示すＰ
型の第２の低濃度拡散層４０とＰ型の第１の低濃度拡散
層３０との間のＮ型の半導体基板６０の表面に反転層１
００が形成し、この反転層１００によってＰ型の第２の
低濃度拡散層４０とＰ型の第１の低濃度拡散層３０とが
電気的に接続する。

【００５８】Ｐ型の第２の低濃度拡散層４０にＰ型の第
１の低濃度拡散層３０を介して図７に示す第２の電源１
０の電位が供給される。すなわち、図１２に示す寄生容
量Ｃ１と寄生容量Ｃ３との間の電位が第２の電源１０の
電位になり、寄生容量Ｃ３の両端は電気的に固定され、
実質的にパッド８に寄生する容量は寄生容量Ｃ１のみに
なる。

【００５９】これによって、パッド８に寄生する容量は
増加する。パッド８に現れた大きな寄生容量に負の静電
気のエネルギーの一部が吸収する。

【００６０】負の静電気は図１に示すパッド８から第２
の金属配線１８を通ってＰ型の第１の拡散抵抗４の一方
の端子にも到達する。

【００６１】前記記載のようにＰ型の第１の拡散抵抗４
とＮ型の半導体基板６０とで保護ダイオードを形成して
いるため、保護ダイオードはＰＮ接合のブレークダウン
電圧をこえるところで電流を流す。

【００６２】パッド８に現れる大きな寄生容量による静
電気のエネルギーの吸収と保護ダイオードのブレークダ
ウン動作による電圧クランプとで外部から印加する静電
気の高い電圧から内部回路を保護する。

【００６３】一方、半導体装置を駆動する通常の電圧範
囲の信号がパッド８に印加する場合は、第２の金属配線
１８に加わる電界は弱いため、Ｐ型の第２の低濃度拡散
層４０とＰ型の第１の低濃度拡散層３０との間の第２の
金属配線１８の下部には反転層１００は形成せず、本保
護装置を用いた回路における寄生容量は図１２に示す寄
生容量Ｃ１、Ｃ３の合成容量になるから小さく、回路動
作速度に影響することはない。

【００６４】以上、本実施例の構成および内部動作につ
いて述べてきたが、本発明はこれらの構成に限定される
ものではない。

【００６５】図５は本発明の第２の実施例を表す保護装
置のパターンレイアウトの様子を示す平面図であり、ま
た図６は図５に示す切断線Ｂ−Ｂ部の断面の様子を示す
断面図である。図５と図６とを用いて本発明の保護装置
の構成を説明する。

【００６６】この第２の実施例を表す保護装置の構成
は、Ｐ型の第２の低濃度拡散層４０とＰ型の第１の低濃
度拡散層３０との間の第２の金属配線１８の下部に、Ｐ
型の第２の低濃度拡散層４０とＰ型の第１の低濃度拡散
層３０との間の全域を覆うようにポリシリコン電極５０
を設けていることを特徴とする。

【００６７】第２の実施例を表す構成要素の接続状態
は、図６に示す絶縁膜５９をエッチングする第５のコン
タクトホール５２を介して第２の金属配線１８とポリシ
リコン電極５０とを設ける。このポリシリコン電極５０
を設けること以外の接続状態は第１の実施例と同様であ
る。

【００６８】つぎに図５と図６とを用いて動作を説明す
る。

【００６９】正の極性の静電気が図５に示すパッド８に
印加する場合は、第１の実施例の動作と同様であるので
説明を省略する。

【００７０】負の極性の静電気が図５に示すパッド８に
印加すると、負の静電気によって第２の金属配線１８と
ポリシリコン電極５０との下部には負の電界が発生す
る。

【００７１】ポリシリコン電極５０は図６に示すよう
に、フィールド酸化膜５８上に設置する。これにより、
実質的にパッド８とＮ型の半導体基板６０との距離が絶
縁膜５９の分だけ近づくことになる。

【００７２】したがって、本発明の第２の実施例は第１
の実施例に比べて、パッド８に同じ電圧の静電気が印加
する場合、Ｎ型の半導体基板６０に加わる電界は第２の
実施例の方がより大きくなることがわかる。

【００７３】以上のことから、反転層１００は、加わる
電界の強度に比例して形成されるので、パッド８に印加
する静電気の電圧がより低い電圧から反転層１００を形
成することが出来る。

【００７４】反転層１００によってＰ型の第２の低濃度
拡散層４０とＰ型の第１の低濃度拡散層３０とが電気的
に接続する。

【００７５】Ｐ型の第２の低濃度拡散層４０にＰ型の第
１の低濃度拡散層３０を介して図７に示す第２の電源１
０の電位が供給される。すなわち、図１２に示す寄生容
量Ｃ１と寄生容量Ｃ３との間の電位が第２の電源１０の
電位になり、寄生容量Ｃ３の両端は電気的に固定され、
実質的にパッド８に寄生する容量は寄生容量Ｃ１のみに
なる。

【００７６】これによって、パッド８に寄生する容量は
増加する。パッド８に現れた大きな寄生容量に負の静電
気のエネルギーの一部が吸収する。

【００７７】反転層１００を形成した後の動作に関して
は第１の実施例と同様であるので説明を省略する。

【００７８】図５に示す第２の実施例では、Ｐ型の第２
の低濃度拡散層４０とＰ型の第１の低濃度拡散層３０と
の間の全域を覆うようにポリシリコン電極５０を設けて
いるが、Ｐ型の第２の低濃度拡散層４０とＰ型の第１の
低濃度拡散層３０とが対向する距離が長いほど、これら
二つの低濃度拡散層間に流れる電荷量が増え、電気的に
接続しやすくなるので好ましい。

【００７９】また、本発明の第１の実施例と第２の実施
例とでは、Ｐ型の第２の低濃度拡散層４０とＰ型の第１
の低濃度拡散層３０とは離間し平行して設置している
が、異なる設置構造、例えば、Ｐ型の第２の低濃度拡散
層４０とＰ型の第１の低濃度拡散層３０とが対向する部
分の形状が、凹凸であっても良いことは無論である。

【００８０】さらに、Ｐ型の第２の低濃度拡散層４０と
Ｐ型の第１の低濃度拡散層３０との間の距離が短いほ
ど、これら二つの低濃度拡散層間が電気的に接続しやす
くなるので、Ｐ型の第２の低濃度拡散層４０とＰ型の第
１の低濃度拡散層３０との間の距離は、半導体装置を製
造するデザインルールの最小寸法であってもかまわな
い。

【００８１】Ｐ型の第２の低濃度拡散層４０は、Ｐ型の
第１の低濃度拡散層３０と異なる不純物濃度であって
も、同一の不純物濃度であってもかまわない。同一の不
純物濃度にする場合は、Ｐ型の第１の低濃度拡散層３０
を形成する工程と同一工程で形成できるので製造工程を
増すことがない。

【００８２】さらにまた、第２の実施例で示したポリシ
リコン電極５０の形状や材料は、図５および図６に限定
するものではなくＰ型の第２の低濃度拡散層４０とＰ型
の第１の低濃度拡散層３０との一部を覆うように形成し
てもかまわない。また、パッド８と接続できる材料であ
れば、種々変更が可能であることは言うまでもない。

【００８３】本実施例の図１に示すような平面図のパタ
ーンレイアウトと同様な形状を有しながら、Ｐ型の半導
体基板６０にＮ型の第１の拡散抵抗４とＰ型の第１の拡
散層６とを形成し、Ｎ型の第１の低濃度拡散層３０を設
け、このＮ型の第１の低濃度拡散層３０内にＮ型の第２
の拡散層１６を形成し、パッド８の下部にＮ型の第２の
低濃度拡散層４０を設けても良い。

【００８４】本発明の実施例では、負の極性の静電気が
パッド８に印加する場合に本発明の特徴的な動作を行な
う。

【００８５】しかしながら、このＰ型の半導体基板６０
を用いた場合は、正の極性の静電気がパッド８に印加す
ると本発明の特徴的な動作を行なう。その様子を図１と
図４とを用いて説明する。

【００８６】図４は図２の四角に囲む点線の領域８９の
拡大図である。

【００８７】正の極性の静電気が図１に示すパッド８に
印加すると、正の静電気によって第２の金属配線１８の
下部には正の電界が発生するので、図４に示すＮ型の第
２の低濃度拡散層４０とＮ型の第１の低濃度拡散層３０
との間のＰ型の半導体基板６０の表面に反転層１００が
形成し、この反転層１００によってＮ型の第２の低濃度
拡散層４０とＮ型の第１の低濃度拡散層３０とが電気的
に接続する。

【００８８】Ｎ型の第２の低濃度拡散層４０にＮ型の第
１の低濃度拡散層３０を介して図７に示す第２の電源１
０の電位が供給される。すなわち、図１２に示す寄生容
量Ｃ１と寄生容量Ｃ３との間の電位が第２の電源１０の
電位になり、寄生容量Ｃ３の両端は電気的に固定され、
実質的にパッド８に寄生する容量は寄生容量Ｃ１のみに
なる。

【００８９】すなわち、パッド８には大きな寄生容量が
現れ、正の静電気のエネルギーの一部がこの大きな寄生
容量に吸収する。

【００９０】以上の説明で明らかなように、本実施例の
図１に示すような平面図のパターンレイアウトと同様な
形状を有しながら、Ｐ型の半導体基板６０にＮ型の第１
の拡散抵抗４とＰ型の第１の拡散層６とを形成し、Ｎ型
の第１の低濃度拡散層３０を設け、このＮ型の第１の低
濃度拡散層３０内にＮ型の第２の拡散層１６を形成し、
パッド８の下部にＮ型の第２の低濃度拡散層４０を設け
ても、本発明の特徴を具備した保護装置を提供すること
が可能である。

【００９１】図１と図２とに示す本実施例の保護装置の
パターンレイアウトの様子を示す平面図では、保護端子
と保護ダイオードとを並べて設置するが、保護端子と保
護ダイオードとの設置関係はこれに限定されるものでは
なく、例えば、保護端子と保護ダイオードとを大きく離
間しても良いことは無論である。

【００９２】いずれの場合も本発明の主旨を逸脱しない
範囲で種々の変更が可能である。

【００９３】

【発明の効果】本発明の保護装置は、保護端子と保護ダ
イオードから構成する。保護端子は、パッドの下部に半
導体基板と異なる導電性の第２の低濃度拡散層を設け、
この第２の低濃度拡散層と離間して第１の低濃度拡散層
を設ける。第１の低濃度拡散層内に第２の拡散層を設け
る。保護ダイオードは、第１の低濃度拡散層と離間して
第１の拡散抵抗を設け、この第１の拡散抵抗から離間し
て形成する第１の拡散層を設ける。

【００９４】パッドと接続する第２の金属配線１８は第
２の低濃度拡散層と第１の低濃度拡散層との間に設ける
構造とする。

【００９５】半導体装置を駆動する通常の電圧の信号が
パッドに加わる場合は、この保護装置を備える回路の寄
生容量は小さく、回路動作に影響しない。

【００９６】一方、静電気による負の異常電圧がパッド
に印加すると、第２の金属配線化に加わる負の電界によ
って、第２の低濃度拡散層と第２の拡散層とが反転層に
より電気的に接続し、この保護装置を備える回路の寄生
容量は大きい値に変化し、静電気のエネルギーを吸収す
る。

【００９７】これによって、大きな静電気のエネルギー
が保護端子に加わらないため、保護装置自身を破壊する
ことなく内部回路の破壊を防止することが可能となる。

【００９８】さらに、保護端子に形成する寄生容量はパ
ッドの下部に形成するものであるから、半導体装置のレ
イアウト面積を圧迫することはなく、コンパクトで高い
静電気破壊耐量を提供出来る。

【００９９】また、回路の高速動作を要求する半導体装
置にも適用することが出来るものであり、その効果は非
常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における半導体装置の保護装置
を示す平面図である。

【図２】本発明の実施例における半導体装置の保護装置
を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例における半導体装置の保護装置
の一部を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例における半導体装置の保護装置
の一部を示す断面図である。

【図５】本発明の実施例における半導体装置の保護装置
を示す平面図である。

【図６】本発明の実施例における半導体装置の保護装置
を示す断面図である。

【図７】半導体装置の入力回路を示す回路図である。

【図８】半導体装置の保護装置を示す平面図である。

【図９】半導体装置の保護装置を示す断面図である。

【図１０】寄生容量の接続を示す回路図である。

【図１１】半導体装置の保護装置を示す断面図である。

【図１２】寄生容量の接続を示す回路図である。

【符号の説明】

４第１の拡散抵抗５保護ダイオード６第１の拡散層８パッド１２第１のコンタクトホール２２第２のコンタクトホール３２第３のコンタクトホール４２第４のコンタクトホール１８第２の金属配線１９第１の金属配線２０第４の金属配線２８第３の金属配線３０第１の低濃度拡散層４０第２の低濃度拡散層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板と、半導体基板に半導体基板
と異なる導電性の不純物の領域を形成する第２の低濃度
拡散層と、第２の低濃度拡散層と離間して設ける半導体
基板と異なる導電性の不純物の領域を形成する第１の低
濃度拡散層と、第１の低濃度拡散層内に設ける第１の低
濃度拡散層と同じ導電性の不純物の領域を形成する第２
の拡散層とを有し、第２の低濃度拡散層はパッドの下部
に設け、第２の拡散層は第４のコンタクトホールを介し
て第２の電源に接続する第４の金属配線に接続し、パッ
ドに接続する第２の金属配線は第２の低濃度拡散層と第
１の低濃度拡散層との一部を覆うように設けることを特
徴とする半導体装置の保護装置。
【請求項２】半導体基板と、半導体基板に半導体基板
と異なる導電性の不純物の領域を形成する第２の低濃度
拡散層と、第２の低濃度拡散層と離間して設ける半導体
基板と異なる導電性の不純物の領域を形成する第１の低
濃度拡散層と、第１の低濃度拡散層内に設ける第１の低
濃度拡散層と同じ導電性の不純物の領域を形成する第２
の拡散層と、ポリシリコン電極とを有し、第２の低濃度
拡散層はパッドの下部に設け、第２の拡散層は第４のコ
ンタクトホールを介して第２の電源に接続する第４の金
属配線に接続し、ポリシリコン電極は第５のコンタクト
ホールを介して第２の金属配線に接続し、第２の金属配
線はパッドに接続し、ポリシリコン電極は第２の低濃度
拡散層と第１の低濃度拡散層との一部を覆うように設け
ることを特徴とする半導体装置の保護装置。
【請求項３】半導体基板と、半導体基板に半導体基板
と異なる導電性の不純物の領域を形成する第２の低濃度
拡散層と、第２の低濃度拡散層と離間して設ける半導体
基板と異なる導電性の不純物の領域を形成する第１の低
濃度拡散層と、第１の低濃度拡散層内に設ける第１の低
濃度拡散層と同じ導電性の不純物の領域を形成する第２
の拡散層とを有し、第２の低濃度拡散層はパッドの下部
に設け、第２の拡散層は第４のコンタクトホールを介し
て第２の電源に接続する第４の金属配線に接続し、パッ
ドに接続する第２の金属配線は第２の低濃度拡散層と第
１の低濃度拡散層との一部を覆うように設け、第２の低
濃度拡散層と第１の低濃度拡散層との距離はデザインル
ールに規定する最小の寸法にて離間することを特徴とす
る半導体装置の保護装置。
【請求項４】半導体基板と、半導体基板に半導体基板
と異なる導電性の不純物の領域を形成する第２の低濃度
拡散層と、第２の低濃度拡散層と離間して設ける半導体
基板と異なる導電性の不純物の領域を形成する第１の低
濃度拡散層と、第１の低濃度拡散層内に設ける第１の低
濃度拡散層と同じ導電性の不純物の領域を形成する第２
の拡散層とを有し、第２の低濃度拡散層はパッドの下部
に設け、第２の拡散層は第４のコンタクトホールを介し
て第２の電源に接続する第４の金属配線に接続し、パッ
ドに接続する第２の金属配線は第２の低濃度拡散層と第
１の低濃度拡散層との一部を覆うように設け、第２の低
濃度拡散層と第１の低濃度拡散層との不純物濃度が同一
であることを特徴とする半導体装置の保護装置。
【請求項５】半導体基板と、半導体基板に半導体基板
と異なる導電性の不純物の領域を形成する第２の低濃度
拡散層と、第２の低濃度拡散層と離間して設ける半導体
基板と異なる導電性の不純物の領域を形成する第１の低
濃度拡散層と、第１の低濃度拡散層内に設ける第１の低
濃度拡散層と同じ導電性の不純物の領域を形成する第２
の拡散層とを有し、第２の低濃度拡散層はパッドの下部
に設け、第２の拡散層は第４のコンタクトホールを介し
て第２の電源に接続する第４の金属配線に接続し、パッ
ドに接続する第２の金属配線は第２の低濃度拡散層と第
１の低濃度拡散層との一部を覆うように設け、第２の低
濃度拡散層と第１の低濃度拡散層との距離はデザインル
ールに規定する最小の寸法にて離間し、第２の低濃度拡
散層と第１の低濃度拡散層との不純物濃度が同一である
ことを特徴とする半導体装置の保護装置。
【請求項６】半導体基板と、半導体基板に半導体基板
と異なる導電性の不純物の領域を形成する第２の低濃度
拡散層と、第２の低濃度拡散層と離間して設ける半導体
基板と異なる導電性の不純物の領域を形成する第１の低
濃度拡散層と、第１の低濃度拡散層内に設ける第１の低
濃度拡散層と同じ導電性の不純物の領域を形成する第２
の拡散層と、ポリシリコン電極とを有し、第２の低濃度
拡散層はパッドの下部に設け、第２の拡散層は第４のコ
ンタクトホールを介して第２の電源に接続する第４の金
属配線に接続し、ポリシリコン電極は第５のコンタクト
ホールを介して第２の金属配線に接続し、第２の金属配
線はパッドに接続し、ポリシリコン電極は第２の低濃度
拡散層と第１の低濃度拡散層との一部を覆うように設
け、第２の低濃度拡散層と第１の低濃度拡散層との距離
はデザインルールに規定する最小の寸法にて離間し、第
２の低濃度拡散層と第１の低濃度拡散層との不純物濃度
が同一であることを特徴とする半導体装置の保護装置。
【請求項７】半導体基板と、半導体基板に半導体基板
と異なる導電性の不純物の領域を形成する第２の低濃度
拡散層と、第２の低濃度拡散層と離間して設ける半導体
基板と異なる導電性の不純物の領域を形成する第１の低
濃度拡散層と、第１の低濃度拡散層内に設ける第１の低
濃度拡散層と同じ導電性の不純物の領域を形成する第２
の拡散層と、半導体基板に第１の低濃度拡散層と離間し
て設ける半導体基板と異なる導電性の不純物の領域を形
成する第１の拡散抵抗と、半導体基板と同じ導電性の不
純物で第１の拡散抵抗から離間して形成する第１の拡散
層とを有し、第２の低濃度拡散層はパッドの下部に設
け、第１の拡散層は第１のコンタクトホールを介して第
１の電源に接続する第１の金属配線に接続し、第１の拡
散抵抗の一方の端子は第２のコンタクトホールを介して
パッドに接続する第２の金属配線に接続し、第２の拡散
層は第４のコンタクトホールを介して第２の電源に接続
する第４の金属配線に接続し、第２の金属配線は第２の
低濃度拡散層と第１の低濃度拡散層との一部を覆うよう
に設けることを特徴とする半導体装置の保護装置。
【請求項８】半導体基板と、半導体基板に半導体基板
と異なる導電性の不純物の領域を形成する第２の低濃度
拡散層と、第２の低濃度拡散層と離間して設ける半導体
基板と異なる導電性の不純物の領域を形成する第１の低
濃度拡散層と、第１の低濃度拡散層内に設ける第１の低
濃度拡散層と同じ導電性の不純物の領域を形成する第２
の拡散層と、半導体基板に第１の低濃度拡散層と離間し
て設ける半導体基板と異なる導電性の不純物の領域を形
成する第１の拡散抵抗と、半導体基板と同じ導電性の不
純物で第１の拡散抵抗から離間して形成する第１の拡散
層と、ポリシリコン電極とを有し、第２の低濃度拡散層
はパッドの下部に設け、第１の拡散層は第１のコンタク
トホールを介して第１の電源に接続する第１の金属配線
に接続し、第１の拡散抵抗の一方の端子は第２のコンタ
クトホールを介してパッドに接続する第２の金属配線に
接続し、第２の拡散層は第４のコンタクトホールを介し
て第２の電源に接続する第４の金属配線に接続し、ポリ
シリコン電極は第５のコンタクトホールを介して第２の
金属配線に接続し、ポリシリコン電極は第２の低濃度拡
散層と第１の低濃度拡散層との一部を覆うように設ける
ことを特徴とする半導体装置の保護装置。