JPH1079438A - Semiconductor protection device and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
Semiconductor protection device and method of manufacturing semiconductor deviceInfo
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- JPH1079438A JPH1079438A JP8232938A JP23293896A JPH1079438A JP H1079438 A JPH1079438 A JP H1079438A JP 8232938 A JP8232938 A JP 8232938A JP 23293896 A JP23293896 A JP 23293896A JP H1079438 A JPH1079438 A JP H1079438A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 保護素子の接合ブレークダウン時における発
熱量を低減し、接合破壊および配線破壊を防止する。
【解決手段】 半導体基板(200)表面にこれより不
純物濃度の高いP型不純物領域(220b,220c)
をメモリセルトランジスタのしきい値電圧を調整するた
めの不純物イオン注入工程と同一工程で形成する。次い
で低濃度N型不純物領域(220b)および高濃度不純
物領域(224b)をメモリセルトランジスタ形成領域
と同一工程で形成する。基板領域よりも高濃度の不純物
領域(220b)を形成することにより、高濃度PN接
合が形成され、接合ブレークダウン電圧が低下し、接合
ブレークダウン時における発熱量を低減することができ
る。
(57) Abstract: To reduce the amount of heat generated at the time of junction breakdown of a protection element and prevent junction breakdown and wiring breakdown. SOLUTION: P-type impurity regions (220b, 220c) having a higher impurity concentration on the surface of a semiconductor substrate (200)
Is formed in the same step as the impurity ion implantation step for adjusting the threshold voltage of the memory cell transistor. Next, a low-concentration N-type impurity region (220b) and a high-concentration impurity region (224b) are formed in the same step as the memory cell transistor formation region. By forming the impurity region (220b) having a higher concentration than the substrate region, a high-concentration PN junction is formed, the junction breakdown voltage is reduced, and the amount of heat generated during the junction breakdown can be reduced.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は外部からの異常電
圧、特に静電気から内部回路を保護するための半導体保
護装置およびその製造方法に関し、特に、絶縁ゲート型
電界効果トランジスタを有するメモリセルを含む半導体
記憶装置のための内部回路保護装置およびその製造方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor protection device for protecting an internal circuit from external abnormal voltage, particularly static electricity, and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device including a memory cell having an insulated gate field effect transistor. The present invention relates to an internal circuit protection device for a storage device and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置においては、メーカーおよび
ユーザいずれにおいても組立および試験工程中に発生す
る静電気の外部端子への印加による内部回路素子の破壊
が生じやすい。このような静電気の発生源としては、
「人体」、「パッケージ挿入装置」、「テスト装置」、
「雷」などがある。絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
(MOSFET)を構成要素とするMOS型LSI(大
規模集積回路)においては、これらの静電気が印加され
た場合、外部端子に接続されるMOSFETのゲート絶
縁膜に大きな電界が印加され、ゲート絶縁膜が破壊され
る。このような静電気による破壊を防止するために、M
OS型LSIにおいては、外部端子に接続される入力回
路、出力回路および電源線(動作電源電圧および接地電
圧を伝達する配線両者を含む)に対し保護回路が設けら
れる。2. Description of the Related Art In semiconductor devices, both manufacturers and users are liable to cause destruction of internal circuit elements due to the application of static electricity generated during an assembly and test process to external terminals. Sources of such static electricity include:
"Human body", "Package insertion device", "Test device",
"Thunder" and others. In a MOS LSI (Large Scale Integrated Circuit) having an insulated gate field effect transistor (MOSFET) as a component, when these static electricity is applied, a large electric field is applied to the gate insulating film of the MOSFET connected to the external terminal. Is applied, and the gate insulating film is destroyed. In order to prevent such destruction due to static electricity, M
In an OS-type LSI, a protection circuit is provided for an input circuit, an output circuit, and a power supply line (including both lines for transmitting an operation power supply voltage and a ground voltage) connected to external terminals.
【0003】図33(A)は、従来の入力保護回路の構
成の一例を示す図である。図33(A)において、入力
保護回路3は、外部信号を受ける外部端子1とこの外部
端子1に与えられた信号に従って内部信号を生成する内
部回路2の間に設けられる。内部回路2においては、こ
の外部端子1から入力保護回路3を介して内部ノード9
へ与えられる信号をゲートに受けるnチャネルMOSト
ランジスタ4を代表的に示す。FIG. 33A shows an example of the configuration of a conventional input protection circuit. In FIG. 33A, an input protection circuit 3 is provided between an external terminal 1 for receiving an external signal and an internal circuit 2 for generating an internal signal according to a signal given to the external terminal 1. In internal circuit 2, internal node 9 is connected from external terminal 1 through input protection circuit 3.
Representatively shows an n-channel MOS transistor 4 receiving a signal applied to its gate.
【0004】入力保護回路3は、この外部端子1から信
号線11へ与えられる異常高電圧(静電気)を放電する
ためのNPNラテラルトランジスタ5と、信号線11と
内部ノード9の間に接続され、その電流制限機能によ
り、静電気の内部回路2への伝達を遅延するための抵抗
素子6を含む。NPNラテラルトランジスタ5は、信号
線11に接続されるコレクタノード5aと、接地電位を
受ける接地ノードに接続されるエミッタノード5bと、
寄生抵抗5cを介して基板領域14に接続されるベース
を有する。抵抗素子6は、フィールド絶縁膜上に形成さ
れるポリシリコン等の薄膜抵抗または半導体基板表面に
形成される不純物拡散層で構成される。The input protection circuit 3 is connected between the signal line 11 and the internal node 9 and an NPN lateral transistor 5 for discharging an abnormally high voltage (static electricity) applied from the external terminal 1 to the signal line 11. A resistance element 6 for delaying transmission of static electricity to internal circuit 2 by its current limiting function is included. NPN lateral transistor 5 includes a collector node 5a connected to signal line 11, an emitter node 5b connected to a ground node receiving the ground potential,
It has a base connected to substrate region 14 via parasitic resistance 5c. The resistance element 6 is formed of a thin film resistor such as polysilicon formed on a field insulating film or an impurity diffusion layer formed on the surface of a semiconductor substrate.
【0005】図33(B)は、図33(A)に示すNP
Nラテラルトランジスタの平面レイアウトを示す図であ
る。図33(B)において、半導体基板領域表面に、コ
レクタ領域として機能する高濃度N型不純物領域7を取
囲むように、フィールド絶縁膜16が形成される。この
フィールド絶縁膜16を取囲むように、エミッタ領域と
して機能する高濃度N型不純物領域8が形成される。ベ
ースは、このNPNラテラルトランジスタが形成される
P型基板領域により与えられる。N型不純物領域7は、
コンタクト孔12を介してコレクタノード(信号配線)
を構成する低抵抗のアルミニウム配線5a(11)に電
気的に接続される。FIG. 33B shows the NP shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a planar layout of an N lateral transistor. In FIG. 33B, a field insulating film 16 is formed on the surface of the semiconductor substrate region so as to surround high-concentration N-type impurity region 7 functioning as a collector region. High-concentration N-type impurity region 8 functioning as an emitter region is formed to surround field insulating film 16. The base is provided by the P-type substrate region where this NPN lateral transistor is formed. The N-type impurity region 7
Collector node (signal wiring) via contact hole 12
Are electrically connected to the low-resistance aluminum wiring 5a (11).
【0006】不純物領域8には、このアルミニウム配線
5a(11)の両側に対称的に低抵抗アルミニウム配線
5b(エミッタノード)が設けられる。このエミッタ電
極ノードを構成するアルミニウム配線5bは、コンタク
ト孔13を介して、不純物領域8に電気的に接続され
る。このアルミニウム配線5bは、図示しない部分にお
いて接地電圧を受けるように接続される。コレクタ領域
を形成する不純物領域7を取囲むようにエミッタ領域を
構成する不純物領域8を形成することにより、このコレ
クタ電流の流れる経路の幅を広くし、大電流を、高速で
放電する。In the impurity region 8, low resistance aluminum interconnections 5b (emitter nodes) are provided symmetrically on both sides of the aluminum interconnections 5a (11). Aluminum wiring 5b constituting the emitter electrode node is electrically connected to impurity region 8 via contact hole 13. This aluminum interconnection 5b is connected to receive a ground voltage at a portion not shown. By forming impurity region 8 constituting the emitter region so as to surround impurity region 7 forming the collector region, the width of the path through which the collector current flows is increased, and a large current is discharged at a high speed.
【0007】図33(C)は、図33(B)に示すライ
ンA−Aに沿った断面構造を示す図である。図33
(C)において、NPNラテラルトランジスタは、低不
純物濃度のP型(P- )半導体基板14表面に形成され
かつこの基板14よりも不純物濃度の高いP型(P- )
ウェル15表面に形成される。この半導体基板領域とし
てのPウェル15は寄生MOSトランジスタによるリー
ク電流を低減するために設けられる。FIG. 33 (C) is a diagram showing a cross-sectional structure along the line AA shown in FIG. 33 (B). FIG.
In (C), NPN lateral transistor is lightly doped P-type (P -) is formed on the semiconductor substrate 14 surface and high P-type impurity concentration than the substrate 14 (P -)
It is formed on the surface of the well 15. The P well 15 as this semiconductor substrate region is provided to reduce a leak current due to a parasitic MOS transistor.
【0008】NPNラテラルトランジスタは、このPウ
ェル15表面に間をおいて形成される高濃度N型不純物
領域7および8を含む。NPNラテラルトランジスタの
コレクタ領域となる不純物領域7とエミッタ領域となる
不純物領域8の間には、LOCOS(局所シリコン熱酸
化法)により形成された厚い膜厚の素子分離絶縁膜16
が形成される。このラテラルトランジスタを形成するP
ウェル15周辺には、またLOCOS法で形成された素
子分離絶縁膜17が形成される。The NPN lateral transistor includes high-concentration N-type impurity regions 7 and 8 formed on the surface of P well 15 with a space therebetween. Between the impurity region 7 serving as a collector region and the impurity region 8 serving as an emitter region of the NPN lateral transistor, a thick element isolation insulating film 16 formed by LOCOS (local silicon thermal oxidation method).
Is formed. P forming this lateral transistor
An element isolation insulating film 17 formed by the LOCOS method is formed around the well 15.
【0009】不純物領域7および8は、その上層に形成
された層間絶縁膜18に形成されたコンタクト孔12お
よび13を介してそれぞれアルミニウム電極配線5aお
よび5bにそれぞれ電気的に接続される。コレクタノー
ドとなるアルミニウム電極配線5aは、信号線11を介
して外部端子1に接続される。エミッタノードとなるア
ルミニウム電極配線5bは接地電圧を受けるように接続
される。次に、この図33(A)〜(C)に示す入力保
護回路の動作について説明する。Impurity regions 7 and 8 are electrically connected to aluminum electrode wires 5a and 5b, respectively, through contact holes 12 and 13 formed in interlayer insulating film 18 formed thereon. Aluminum electrode wiring 5a serving as a collector node is connected to external terminal 1 via signal line 11. Aluminum electrode wiring 5b serving as an emitter node is connected to receive a ground voltage. Next, the operation of the input protection circuit shown in FIGS.
【0010】外部端子1に通常動作時の電圧が印加され
ている場合、N+ 不純物領域7とPウェル15とは逆バ
イアス状態にあり(P型半導体基板14は、接地電圧レ
ベルにバイアスされている)、NPNラテラルトランジ
スタ5はオフ状態にある。したがって、外部端子1に与
えられた信号は、抵抗素子6を介して内部ノード9へ伝
達され、内部回路2に含まれるMOSトランジスタ4が
オンまたはオフ状態となる。When a voltage during normal operation is applied to external terminal 1, N + impurity region 7 and P well 15 are in a reverse bias state (P type semiconductor substrate 14 is biased to the ground voltage level. ), The NPN lateral transistor 5 is off. Therefore, the signal applied to external terminal 1 is transmitted to internal node 9 via resistance element 6, and MOS transistor 4 included in internal circuit 2 is turned on or off.
【0011】外部端子1に大きな電圧レベルの静電気が
印加されたとき、この静電気が、信号線11を介してN
PNラテラルトランジスタのコレクタノード5aへ伝達
される。この大きな正電圧の静電気が、不純物領域7へ
コレクタノードとなるアルミニウム電極配線5aを介し
て伝達され、不純物領域7とPウェル15とが深い逆バ
イアス状態とされる。このN+ 不純物領域7とPウェル
15の間の接合部分において、大きな逆バイアス電圧に
より空乏層が広がり、この空乏層内に高電界が印加さ
れ、「アバランシェブレークダウン」(接合ブレークダ
ウン)が生じ、N + 型不純物領域7からPウェル15お
よびP型半導体基板14を介して接地線に電流が流れ
る。Pウェル15およびP型半導体基板14は、図33
(A)に示すように抵抗成分5cを備えており、この流
入した電流が抵抗成分5cにより電圧降下を生じさせ、
Pウェル15およびP型半導体基板14の電位を上昇さ
せる。A large voltage level of static electricity is applied to the external terminal 1.
When applied, this static electricity is transferred to the N
Transfer to collector node 5a of PN lateral transistor
Is done. This large positive voltage static electricity is transferred to the impurity region 7.
Through aluminum electrode wiring 5a serving as a collector node
And the impurity region 7 and the P well 15 are deeply inverted.
It is in the ias state. This N+Impurity region 7 and P well
Large reverse bias voltage at the junction between
The depletion layer spreads more, and a high electric field is applied in this depletion layer.
Avalanche breakdown (junction breaker
)) And N +From the impurity region 7 to the P well 15
Current flows to the ground line via the P-type semiconductor substrate 14 and
You. The P well 15 and the P-type semiconductor substrate 14 are shown in FIG.
As shown in (A), a resistance component 5c is provided.
The input current causes a voltage drop due to the resistance component 5c,
The potentials of P well 15 and P type semiconductor substrate 14 are raised.
Let
【0012】このPウェル15の電位上昇により、NP
Nラテラルトランジスタのベース電位が上昇して、NP
Nラテラルトランジスタ5が導通し、このNPNラテラ
ルトランジスタの大きな増幅作用(ベース/エミッタ対
向領域の長さが大きい)により大きな電流が不純物領域
8を介してさらにエミッタ電極ノード(アルミニウム電
極配線)5bを介して接地線へ流れる。これにより、静
電気が放電され、大きな電圧が内部ノード9に伝達され
るのが防止される。抵抗素子6は、この静電気が内部ノ
ード9へ伝達されるのを遅延しており、確実に、このN
PNラテラルトランジスタ5により吸収される前の静電
気が内部ノード9へ伝達されないようにする。これによ
り、内部回路2に含まれるMOSトランジスタ4のゲー
ト絶縁膜の破壊が防止される。Due to the rise in the potential of P well 15, NP
The base potential of the N lateral transistor rises and NP
The N lateral transistor 5 conducts, and a large amplifying action of the NPN lateral transistor (the length of the base / emitter facing region is large) causes a large current to flow through the impurity region 8 and further through the emitter electrode node (aluminum electrode wiring) 5b. Flows to the ground line. Thereby, static electricity is discharged and a large voltage is prevented from being transmitted to internal node 9. Resistive element 6 delays transmission of this static electricity to internal node 9 and ensures that this N
Prevents static electricity before being absorbed by the PN lateral transistor 5 from being transmitted to the internal node 9. This prevents the gate insulating film of the MOS transistor 4 included in the internal circuit 2 from being broken.
【0013】外部端子1に、大きな負の静電気(サージ
電圧)が印加された場合、Pウェル15とN+ 型不純物
領域7が順方向にバイアスされ、P型半導体基板14お
よびPウェル15を介して、N+ 不純物領域7へ電流が
流れる。この場合には、不純物領域7が、等価的にエミ
ッタ領域として作用し、ベース/エミッタ間が順方向に
バイアスされてラテラルNPNバイポーラトランジスタ
がオン状態となり、不純物領域8から不純物領域7へそ
の大きな増幅作用により、電流を供給し、負の静電気
(サージ電圧)を吸収する。When a large negative static electricity (surge voltage) is applied to the external terminal 1, the P well 15 and the N + -type impurity region 7 are biased in the forward direction, and the P-type semiconductor substrate 14 and the P-well 15 Thus, a current flows to N + impurity region 7. In this case, impurity region 7 acts equivalently as an emitter region, and the base / emitter is forward-biased to turn on the lateral NPN bipolar transistor. By action, it supplies current and absorbs negative static electricity (surge voltage).
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】静電気の放電時には、
アンペアオーダの電流が流れる可能性がある。この大き
な放電電流により配線およびPN接合の破壊を防止する
ために、以下のような、電力消費の集中を防止し、ジュ
ール熱の発生を抑制する構成がNPNラテラルトランジ
スタにおいて取られる。When discharging static electricity,
Amperage current may flow. In order to prevent the wiring and the PN junction from being destroyed by the large discharge current, the following configuration is adopted in the NPN lateral transistor to prevent concentration of power consumption and suppress generation of Joule heat.
【0015】N+ 不純物領域7および8においては、コ
ンタクトホールを数多く設け、その総面積をできるだけ
大きくする。これにより、N+ 不純物領域7および8に
おける電流の集中を防止する。またN+ 不純物領域7お
よび8の面積はできるだけ大きくし、不純物領域7およ
び8における電流を分散させる。In N + impurity regions 7 and 8, a large number of contact holes are provided, and the total area is made as large as possible. Thus, concentration of current in N + impurity regions 7 and 8 is prevented. Further, the area of N + impurity regions 7 and 8 is made as large as possible, and the current in impurity regions 7 and 8 is dispersed.
【0016】半導体装置の高密度・高集積化が進むと、
入力保護回路の占有面積も応じて小さくなり、NPNラ
テラルトランジスタの占有面積も小さくなる。静電気な
どのサージ電圧(異常電圧)により接合ブレークダウン
がこのNPNラテラルトランジスタにおいて生じたと
き、この接合ブレークダウン電圧により大きな電流が流
れ、ジュール熱が生じる。ブレークダウン電圧の大部分
は、大きな抵抗値を有するPN接合部の空乏層の間に印
加される。また、ブレークダウン時における大きな電流
は、この空乏層内のアバランシェ降伏現象により生じ
る。したがってPN接合部において大きな電流および電
圧が印加され、この部分において大きなジュール熱が生
じる。このジュール熱が、電極配線であるアルミニウム
と基板材料であるシリコンとの共晶温度(577℃)以
上となると、この熱は、近傍に設けられたコンタクト領
域にまで伝達されるため、コレクタ電極配線のアルミニ
ウムとそれに接続するN+ 不純物領域7のシリコンとの
共晶が生じ、すなわち、アルミニウムが不純物領域内へ
拡散し、シリコンSiと合金を形成し、このアルミニウ
ムとシリコンの合金、Alアロイがスパイク状に成長す
る。このAlアロイスパイクは、PN接合部に向かって
成長し、このPN接合をAlアロイスパイクが突き抜け
ると、アルミニウム電極配線とPウェル15およびP型
半導体基板14とが電気的に短絡され、入力保護回路を
構成するNPNラテラルトランジスタが動作しなくなる
(外部端子1が、直接基板領域15および14に電気的
に接続され、常時電流が流れる)。As the density and integration of semiconductor devices increase,
The area occupied by the input protection circuit decreases accordingly, and the area occupied by the NPN lateral transistor also decreases. When junction breakdown occurs in the NPN lateral transistor due to surge voltage (abnormal voltage) such as static electricity, a large current flows due to the junction breakdown voltage, and Joule heat is generated. Most of the breakdown voltage is applied between the depletion layers of the PN junction having a large resistance value. Further, a large current at the time of breakdown is generated by the avalanche breakdown phenomenon in the depletion layer. Therefore, a large current and voltage are applied at the PN junction, and large Joule heat is generated at this portion. When this Joule heat is equal to or higher than the eutectic temperature (577 ° C.) of aluminum as the electrode wiring and silicon as the substrate material, this heat is transmitted to the contact region provided in the vicinity, so that the collector electrode wiring Eutectic occurs between the aluminum and the silicon of the N + impurity region 7 connected thereto, that is, aluminum diffuses into the impurity region to form an alloy with silicon Si, and the alloy of aluminum and silicon and the Al alloy are spiked. Grow in shape. The Al alloy spike grows toward the PN junction, and when the Al alloy spike penetrates through the PN junction, the aluminum electrode wiring and the P well 15 and the P type semiconductor substrate 14 are electrically short-circuited, and the input protection circuit is formed. (The external terminal 1 is directly electrically connected to the substrate regions 15 and 14 and a current always flows).
【0017】このようなブレークダウン電圧によるジュ
ール熱が、アルミニウムとシリコンとの共晶温度(57
7℃)を超えないように、従来はこのブレークダウン電
圧がたとえば16V程度に抑えられていた。この接合ブ
レークダウン電圧は、PN接合部の低不純物濃度およ
び、すなわちPウェル15の不純物濃度Naの逆関数で
表わされる(Na-3/4〜-2/5)したがって、このPウェ
ル15の接合部における不純物濃度のばらつきが生じれ
ば、同様に、接合ブレークダウン電圧もばらつく。この
接合ブレークダウン電圧が高い方にシフトした場合、ジ
ュール熱による発熱量も大きくなり、接合部近傍がアル
ミニウムとシリコンとの共晶温度以上に上昇し、入力保
護素子であるNPNラテラルトランジスタが破壊され、
入力サージ電圧(異常電圧;静電気)に対する保護を行
なうことができなくなるという問題が生じる。The Joule heat due to such a breakdown voltage causes the eutectic temperature of aluminum and silicon (57 ° C.).
In the past, this breakdown voltage was suppressed to, for example, about 16 V so as not to exceed 7 ° C.). This junction breakdown voltage is expressed by the low impurity concentration of the PN junction and the inverse function of the impurity concentration Na of the P well 15 (Na −3/4 to −2/5 ). If the impurity concentration in the portion varies, the junction breakdown voltage also varies. If the junction breakdown voltage shifts to a higher value, the amount of heat generated by Joule heat also increases, the temperature near the junction rises above the eutectic temperature of aluminum and silicon, and the NPN lateral transistor as an input protection element is destroyed. ,
A problem arises in that protection against input surge voltage (abnormal voltage; static electricity) cannot be performed.
【0018】また、接合ブレークダウン電圧が、共晶温
度以上の発熱を伴わない場合においても、たとえば45
0℃以上であれば、アルミニウムAlのシリコン基板領
域内への拡散が生じ、逆にシリコンSiがアルミニウム
電極配線側へ拡散し、コンタクト部にシリコンノジュー
ルが生成する可能性が生じる。この場合、シリコンノジ
ュールは、高抵抗であり、コンタクト部の抵抗が大きく
なり、ジュール熱により、発熱量が大きくなり、このア
ルミニウム電極配線層が溶解して破断され、入力保護素
子として機能しなくなるという問題が生じる。Further, even when the junction breakdown voltage does not generate heat equal to or higher than the eutectic temperature, for example, 45
If the temperature is 0 ° C. or more, aluminum Al diffuses into the silicon substrate region, and silicon Si diffuses toward the aluminum electrode wiring side, and silicon nodules may be generated in the contact portion. In this case, the silicon nodule has a high resistance, the resistance of the contact portion increases, and the amount of heat generated by Joule heat increases, and this aluminum electrode wiring layer is melted and broken, and does not function as an input protection element. Problems arise.
【0019】それゆえ、この発明の目的は、静電気など
の異常電圧に対する耐圧の優れた安定に動作する入力保
護装置およびその製造方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an input protection device which operates stably with an excellent withstand voltage against an abnormal voltage such as static electricity and a method of manufacturing the same.
【0020】この発明の他の目的は、製造工程数を増加
させることなく容易に安定かつ確実に動作する信頼性の
高い入力保護回路を備える半導体装置およびその製造方
法を提供することである。Another object of the present invention is to provide a semiconductor device having a highly reliable input protection circuit which operates easily and stably without increasing the number of manufacturing steps, and a method of manufacturing the same.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る半導体保
護装置は、第1導電型の半導体基板領域と、第1の外部
端子に電気的に接続される第2導電型の第1の不純物領
域と、第1の不純物領域と半導体基板領域との間にこの
第1の不純物領域を取囲むように形成される、半導体基
板領域よりも高い不純物濃度を有する第1導電型の第2
の不純物領域と、半導体基板領域表面に第1および第2
の不純物領域と離れて形成され、第2の外部端子に電気
的に接続される第3の不純物領域を備える。According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor protection device, comprising: a first conductivity type semiconductor substrate region; and a second conductivity type first impurity electrically connected to a first external terminal. A second region of a first conductivity type having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate region and formed between the first impurity region and the semiconductor substrate region so as to surround the first impurity region;
First and second impurity regions on the surface of the semiconductor substrate region.
And a third impurity region which is formed apart from the impurity region and is electrically connected to the second external terminal.
【0022】請求項2に係る半導体保護装置は、第1お
よび第2の不純物領域の間に第1の不純物領域を取囲み
かつ第2の不純物領域に取囲まれるように形成される、
第1の不純物領域の不純物濃度よりも低い不純物濃度を
有する第4の不純物領域をさらに備える。A semiconductor protection device according to a second aspect is formed so as to surround the first impurity region between the first and second impurity regions and to be surrounded by the second impurity region.
The semiconductor device further includes a fourth impurity region having an impurity concentration lower than the impurity concentration of the first impurity region.
【0023】請求項3に係る半導体保護装置は、請求項
1または2の装置において、第3の不純物領域が第2導
電型の不純物領域であり、この半導体基板領域表面に第
3の不純物領域を取囲むように形成される第1導電型の
第4の不純物領域をさらに備える。According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor protection device according to the first or second aspect, the third impurity region is a second conductivity type impurity region, and the third impurity region is formed on the surface of the semiconductor substrate region. There is further provided a fourth impurity region of the first conductivity type formed so as to surround it.
【0024】請求項4に係る半導体保護装置は、請求項
3の装置において、第3および第4の不純物領域の間に
形成される、この第3の不純物領域よりも不純物濃度の
小さな第2導電型の第5の不純物領域をさらに備える。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor protection device according to the third aspect, wherein the second conductive layer is formed between the third and fourth impurity regions and has a lower impurity concentration than the third impurity region. A fifth impurity region of the mold.
【0025】請求項5に係る半導体保護装置は、請求項
1または2の装置において、第3の不純物領域が半導体
基板領域の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する第
1導電型の不純物領域である。According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor protection device according to the first or second aspect, the third impurity region is a first conductivity type impurity region having an impurity concentration higher than that of the semiconductor substrate region. .
【0026】請求項6に係る半導体保護装置は、請求項
1ないし5のいずれかの装置において、第1および第3
の不純物領域の間に半導体基板領域表面に形成される厚
い絶縁膜をさらに備える。The semiconductor protection device according to claim 6 is the device according to any one of claims 1 to 5, wherein
A thick insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate region between the impurity regions.
【0027】請求項7に係る半導体保護装置は、請求項
1ないし4のいずれかの装置において、第1および第3
の不純物領域の間の半導体基板領域表面上に絶縁膜を介
して形成されるゲート電極層をさらに備える。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the semiconductor protection device according to any one of the first to fourth aspects, wherein
And a gate electrode layer formed on the surface of the semiconductor substrate region between the impurity regions through an insulating film.
【0028】請求項8に係る半導体保護装置は、請求項
1ないし7のいずれかの装置において、第1および第2
の外部端子の一方が電源電圧および接地電圧の一方を受
け、他方は入力信号および出力信号の一方を受ける。The semiconductor protection device according to claim 8 is the device according to any one of claims 1 to 7, wherein
One of the external terminals receives one of a power supply voltage and a ground voltage, and the other receives one of an input signal and an output signal.
【0029】請求項9に係る半導体保護装置は、請求項
1ないし7のいずれの装置において、第1および第2の
外部端子の一方および他方は、それぞれ電源電圧および
接地電圧を受ける。According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor protection device according to any one of the first to seventh aspects, one and the other of the first and second external terminals receive a power supply voltage and a ground voltage, respectively.
【0030】請求項10に係る半導体保護装置は、請求
項3の装置においてゲート電極層が内部回路からの信号
を受け、第1および第2の外部端子の一方が電源電圧お
よび接地電圧の一方を受け、他方が信号出力端子として
作用する。According to a tenth aspect of the present invention, in the device of the third aspect, the gate electrode layer receives a signal from an internal circuit, and one of the first and second external terminals receives one of a power supply voltage and a ground voltage. And the other acts as a signal output terminal.
【0031】請求項11に係る半導体保護装置は、請求
項1ないし10のいずれかの装置において、この保護装
置が、半導体記憶装置に用いられる。半導体記憶装置
は、情報を記憶するための少なくとも1個の絶縁ゲート
型電界効果トランジスタを有する複数のメモリセルを含
む。この絶縁ゲート型電界効果トランジスタのチャネル
領域の表面不純物濃度は、第2の不純物領域の不純物濃
度と実質的に同じとされる。According to an eleventh aspect of the present invention, in the semiconductor protection device according to any one of the first to tenth aspects, the protection device is used for a semiconductor memory device. A semiconductor memory device includes a plurality of memory cells having at least one insulated gate field effect transistor for storing information. The surface impurity concentration of the channel region of the insulated gate field effect transistor is substantially the same as the impurity concentration of the second impurity region.
【0032】請求項12に係る半導体装置の製造方法
は、行列状に配列され、各々が少なくとも1個の絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタを有する複数のメモリセル
と、これら複数のメモリセルへアクセスをするための内
部回路と、内部回路を外部からの異常電圧から保護する
ための少なくとも1個の互いに逆導電型の不純物領域間
に形成される接合部を有する保護素子とを備える半導体
装置の製造方法であって、メモリセルの絶縁ゲート型電
界効果トランジスタのしきい値電圧調整のためのチャネ
ル領域への不純物イオン注入と同一工程で、保護素子の
少なくとも1個の接合部形成領域へもこの不純物イオン
を注入するようにしたことを特徴とする。According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising a plurality of memory cells arranged in a matrix, each having at least one insulated gate field effect transistor, and accessing the plurality of memory cells. Device for manufacturing a semiconductor device, comprising: an internal circuit for protecting the internal circuit; and a protection element having a junction formed between at least one impurity region of the opposite conductivity type to protect the internal circuit from an abnormal external voltage. In the same step as the implantation of impurity ions into the channel region for adjusting the threshold voltage of the insulated gate field effect transistor of the memory cell, the impurity ions are also introduced into at least one junction forming region of the protection element. It is characterized by being injected.
【0033】請求項13に係る半導体装置の製造方法
は、メモリセルの絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
は、第1導電型の半導体基板領域表面に形成され、しき
い値電圧調整のための不純物イオンは、第1導電型の不
純物イオンである。保護素子は、メモリセルの形成領域
と別に設けられた第1導電型の第2の半導体基板領域
と、この第2の半導体基板領域表面上に互いに間をおい
て形成される第2導電型の第1および第2の不純物領域
を含む。不純物イオン注入は、第1および第2の不純物
領域形成領域に対して行なわれる。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the insulated gate field effect transistor of the memory cell is formed on the surface of the semiconductor substrate region of the first conductivity type, and impurity ions for adjusting the threshold voltage are formed. , A first conductivity type impurity ion. The protection element includes a second conductive type second semiconductor substrate region provided separately from the memory cell formation region, and a second conductive type second semiconductor type region formed on the surface of the second semiconductor substrate region with a gap therebetween. The semiconductor device includes first and second impurity regions. The impurity ion implantation is performed on the first and second impurity region forming regions.
【0034】請求項14に係る半導体装置の製造方法
は、請求項13の方法において、この不純物イオン注入
が、第1および第2の不純物領域の間の第2の半導体基
板領域の表面に対しても行なわれる。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of the thirteenth aspect, the impurity ion implantation is performed on a surface of the second semiconductor substrate region between the first and second impurity regions. Is also performed.
【0035】請求項15に係る半導体装置の製造方法
は、請求項12の方法において、メモリセルの絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタが第1導電型の半導体基板領
域に形成される。保護素子は、メモリセル形成領域と別
の領域に設けられた第1導電型の第2の半導体基板領域
表面に互いに間をおいて形成された第2導電型の第1の
不純物領域および第1導電型の第2不純物領域を含む。
不純物イオン注入は、第1導電型の不純物イオンを絶縁
ゲート型電界効果トランジスタのチャネル形成領域およ
び第1不純物領域形成領域に対して行なわれる。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of the twelfth aspect, the insulated gate field effect transistor of the memory cell is formed in the semiconductor substrate region of the first conductivity type. The protection element includes a first impurity region of the second conductivity type formed on the surface of the second semiconductor substrate region of the first conductivity type provided in a region different from the memory cell formation region and a first impurity region of the second conductivity type. A second impurity region of a conductivity type is included.
The impurity ion implantation is performed by implanting impurity ions of the first conductivity type into the channel forming region and the first impurity region forming region of the insulated gate field effect transistor.
【0036】第1の不純物領域と半導体基板領域との間
に基板領域よりも高濃度の第2の不純物領域を形成する
ことにより、逆バイアス電圧印加時の空乏層幅の広がり
を抑制することができ、空乏層に印加される電界を強く
することができ、低い逆バイアス電圧で接合ブレークダ
ウンを生じさせることができる。これにより、接合ブレ
ークダウン電圧が低下し、ジュール熱による発熱量を抑
制することができ、Alアロイスパイクの生成を抑制す
ることができる。By forming the second impurity region having a higher concentration than the substrate region between the first impurity region and the semiconductor substrate region, it is possible to suppress the expansion of the depletion layer width when a reverse bias voltage is applied. As a result, the electric field applied to the depletion layer can be increased, and junction breakdown can be caused with a low reverse bias voltage. As a result, the junction breakdown voltage is reduced, the amount of heat generated by Joule heat can be suppressed, and the generation of Al alloy spikes can be suppressed.
【0037】また、第2不純物領域の形成を、メモリセ
ルトランジスタのしきい値電圧調整のイオン注入と同時
に行なうことにより、製造工程数を増加させることなく
接合ブレークダウン電圧を低下させることができる。Further, by forming the second impurity region simultaneously with the ion implantation for adjusting the threshold voltage of the memory cell transistor, the junction breakdown voltage can be reduced without increasing the number of manufacturing steps.
【0038】[0038]
[実施の形態1]図1は、この発明の実施の形態1に従
う半導体装置の全体の構成を概略的に示す図である。図
1においては、この半導体装置は、DRAM(ダイナミ
ック・ランダム・アクセス・メモリ)を備える。[First Embodiment] FIG. 1 schematically shows an entire configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the semiconductor device includes a DRAM (Dynamic Random Access Memory).
【0039】図1において、半導体装置は、行および列
のマトリックス状に配列される複数のメモリセルを有す
るメモリセルアレイMAと、外部から与えられる外部ア
ドレス信号をアドレス保護回路APCを介して受け、バ
ッファ処理して内部アドレス信号を生成するアドレスバ
ッファABと、アドレスバッファABからの内部アドレ
ス信号をデコードし、メモリセルアレイMAにおける対
応の行を選択するXデコーダADXと、アドレスバッフ
ァABからの内部アドレス信号をデコードしてメモリセ
ルアレイMAにおける対応の列を選択する列選択信号を
発生するYデコーダADYを含む。In FIG. 1, a semiconductor device includes a memory cell array MA having a plurality of memory cells arranged in a matrix of rows and columns, an external address signal supplied from the outside via an address protection circuit APC, and a buffer. An address buffer AB for processing to generate an internal address signal, an X decoder ADX for decoding an internal address signal from the address buffer AB and selecting a corresponding row in the memory cell array MA, and an internal address signal from the address buffer AB. Includes Y decoder ADY for decoding and generating a column selection signal for selecting a corresponding column in memory cell array MA.
【0040】半導体装置は、さらに、このメモリセルア
レイMAにおいて選択された行(ワード線)に接続する
メモリセルのデータを検知し増幅するセンスアンプと、
YデコーダADYからの列選択信号に従ってメモリセル
アレイMAにおける対応の列を出力バッファOBに接続
するI/Oゲートを含む。図1においては、センスアン
プとI/Oゲートとを1つのブロックSIで示す。出力
バッファOBは、データ読出時には、このブロックSI
から伝達された内部読出データをバッファ処理して、出
力保護回路OPCを介してデータ出力端子Qに伝達され
る外部読出データDoutを生成する。The semiconductor device further includes a sense amplifier for detecting and amplifying data of a memory cell connected to a selected row (word line) in the memory cell array MA;
It includes an I / O gate for connecting a corresponding column in memory cell array MA to output buffer OB according to a column selection signal from Y decoder ADY. In FIG. 1, the sense amplifier and the I / O gate are indicated by one block SI. The output buffer OB controls the block SI
, And external read data Dout transmitted to data output terminal Q via output protection circuit OPC is generated.
【0041】半導体装置は、さらに、この装置の各種内
部動作タイミングを制御するための制御信号を発生する
制御信号発生系CGを周辺回路として含む。この制御信
号発生系CGは、外部から与えられる制御信号、すなわ
ち、ロウアドレスストローブ信号/RAS、コラムアド
レスストローブ信号/CAS、およびライトイネーブル
信号/WEを入力保護回路IPCを介して受ける。周辺
回路は、アドレスバッファAB、XデコーダADX、Y
デコーダADYおよびブロックSIを含んでもよい。The semiconductor device further includes, as a peripheral circuit, a control signal generation system CG for generating a control signal for controlling various internal operation timings of the device. Control signal generating system CG receives externally applied control signals, that is, row address strobe signal / RAS, column address strobe signal / CAS, and write enable signal / WE via input protection circuit IPC. Peripheral circuits include an address buffer AB, X decoders ADX, Y
It may include a decoder ADY and a block SI.
【0042】保護回路が保護対象とする内部回路は、外
部端子からの外部信号を受けてバッファ処理するアドレ
スバッファABおよび制御信号発生系CGならびに、内
部読出データを生成して外部端子に出力する出力バッフ
ァOBを含む。この図1においては示さないが、入力バ
ッファがさらにデータ書込のために設けられ、この入力
バッファが、出力保護回路OPCにより、外部端子Q
(データ入力および出力が同じ端子を介して行なわれ
る)により外部から与えられるサージ電圧(静電気)か
ら保護される。The internal circuit to be protected by the protection circuit includes an address buffer AB and a control signal generation system CG for receiving and buffering an external signal from an external terminal, and an output for generating internal read data and outputting it to the external terminal. Includes buffer OB. Although not shown in FIG. 1, an input buffer is further provided for writing data, and this input buffer is connected to external terminal Q by output protection circuit OPC.
(The data input and output are performed through the same terminal), thereby protecting from an externally applied surge voltage (static electricity).
【0043】制御信号発生系CGは、メモリセルアレイ
MAにおける選択された行(ワード線)上に伝達される
ワード線駆動信号Rnおよびスタンバイサイクル時に各
内部ノードを所定電位VBにプリチャージするための信
号を発生するプリチャージ指示信号φPを発生する。こ
の制御信号発生系CGは、プリチャージサイクル(スタ
ンバイサイクル)時において、内部ノードをプリチャー
ジするためのプリチャージ電位VBも合わせて発生する
ように示される。Control signal generating system CG includes a word line drive signal Rn transmitted on a selected row (word line) in memory cell array MA and a signal for precharging each internal node to a prescribed potential VB during a standby cycle. Is generated. This control signal generating system CG is shown to also generate a precharge potential VB for precharging internal nodes during a precharge cycle (standby cycle).
【0044】図2は、図1に示すメモリセルアレイ部M
Aの構成を概略的に示す図である。図2において、メモ
リセルアレイMAは、行および列のマトリックス状に配
列される複数のメモリセルMCと、メモリセルMCの各
行に対応して配置され、それぞれに対応の行のメモリセ
ルMCが接続される複数のワード線(WL0〜WLn)
と、メモリセルの各列に対応して配置され、各々に対応
の列のメモリセルが接続される複数のビット線対BL,
ZBL(BL0,ZBL0〜BLm,ZBLm)を含
む。ビット線BLおよびZBLは対をなして配設され、
それぞれに互いに相補なデータ信号が伝達される。メモ
リセルMCは、1本のワード線WLと1対のビット線B
LおよびZBLの交差部に対応して配置される。たとえ
ば、ワード線WL0とビット線BL0の交差部に対応し
てメモリセルMCが配置され、また、ワード線WL1と
ビット線ZBL0の交差部に対応して別のメモリセルM
Cが配置される。FIG. 2 shows the memory cell array M shown in FIG.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of A. In FIG. 2, a memory cell array MA is arranged corresponding to a plurality of memory cells MC arranged in a matrix of rows and columns, and each row of the memory cells MC. Word lines (WL0-WLn)
And a plurality of bit line pairs BL,
ZBL (BL0, ZBL0 to BLm, ZBLm). Bit lines BL and ZBL are arranged in pairs,
Complementary data signals are transmitted to each other. The memory cell MC includes one word line WL and a pair of bit lines B
It is arranged corresponding to the intersection of L and ZBL. For example, memory cell MC is arranged corresponding to the intersection of word line WL0 and bit line BL0, and another memory cell M corresponding to the intersection of word line WL1 and bit line ZBL0.
C is arranged.
【0045】ビット線対BL0,ZBL0〜BLm,Z
BLmそれぞれに対応して、スタンバイサイクル時(プ
リチャージ時)に対応のビット線対BL,ZBLを所定
電位VBにプリチャージしかつイコライズするためのプ
リチャージ/イコライズ回路(P/E)PE0〜PEm
が配置される。Bit line pair BL0, ZBL0-BLm, Z
Precharge / equalize circuits (P / E) PE0 to PEm for precharging and equalizing a corresponding bit line pair BL, ZBL to a predetermined potential VB in a standby cycle (precharge) corresponding to each of BLm.
Is arranged.
【0046】ブロックSIは、ビット線対BL0,ZB
L0〜BLm,ZBLmそれぞれに対応して配置され、
活性化時対応のビット線対BL,ZBLの信号電位を差
動的に増幅しかつラッチするセンスアンプSA0〜SA
mと、ビット線対BL0,ZBL0〜BLm,ZBLm
それぞれに対応して設けられ、YデコーダADYからの
列選択信号に応答して導通し、対応のビット線対BL,
ZBLを内部データ伝達線I/OおよびZI/Oに接続
するIOゲートを含む。IOゲートは、ビット線対BL
i,ZBLi(i=0〜m)に対応して配置されるトラ
ンスファーゲートTia,Tibを含む。対をなすトラ
ンスファーゲートがYデコーダADYからの列選択信号
に従って同時に導通状態とされる。これにより、1対の
ビット線が内部データ線I/OおよびZI/Oに接続さ
れる。The block SI includes a bit line pair BL0, ZB
L0 to BLm, ZBLm are arranged corresponding to each,
Sense amplifiers SA0-SA for differentially amplifying and latching the signal potentials of bit line pair BL, ZBL corresponding to the activation
m and bit line pairs BL0, ZBL0 to BLm, ZBLm
The corresponding bit lines BL, BL are provided corresponding to the respective bit lines, and become conductive in response to a column selection signal from the Y decoder ADY.
An IO gate connecting ZBL to internal data transmission lines I / O and ZI / O is included. The IO gate is connected to the bit line pair BL.
i, ZBLi (i = 0 to m), and includes transfer gates Tia and Tib arranged correspondingly. A pair of transfer gates are simultaneously turned on in accordance with a column selection signal from Y decoder ADY. Thereby, a pair of bit lines are connected to internal data lines I / O and ZI / O.
【0047】センスアンプSA0〜SAmは、センスア
ンプ活性化信号線SADAおよびSADBそれぞれを介
して伝達されるセンスアンプ活性制御信号φAおよびφ
Bに応答して活性化される。センスアンプSA0〜SA
mを活性化するために、2つのセンスアンプ活性制御信
号φAおよびφBが用いられているのは、センスアンプ
SA0〜SAmの各々は、交差結合されたpチャネルM
OSトランジスタで構成されるPセンスアンプと、交差
結合されたnチャネルMOSトランジスタで構成される
Nセンスアンプとを含むためである。Pセンスアンプ
は、対応のビット線対BL,ZBLの高電位のビット線
を動作電源電圧レベルにまで上昇させ、一方、Nセンス
アンプは、対応のビット線対BL,ZBLの低電位のビ
ット線電位を接地電位レベルに放電する。Sense amplifiers SA0 to SAm receive sense amplifier activation control signals φA and φA transmitted through sense amplifier activation signal lines SADA and SADB, respectively.
Activated in response to B. Sense amplifiers SA0 to SA
The two sense amplifier activation control signals .phi.A and .phi.B are used for activating each of the sense amplifiers SA0 to SAm.
This is because it includes a P-sense amplifier composed of an OS transistor and an N-sense amplifier composed of a cross-coupled n-channel MOS transistor. The P sense amplifier raises the high potential bit line of the corresponding bit line pair BL, ZBL to the operating power supply voltage level, while the N sense amplifier lowers the corresponding low potential bit line of the corresponding bit line pair BL, ZBL. Discharge potential to ground potential level.
【0048】図3は、図2に示すメモリセルおよびプリ
チャージ/イコライズ回路の構成をより具体的に示す図
である。図3においては、代表的に1本のワード線WL
と、1対のビット線BL,ZBLを示す。FIG. 3 is a diagram more specifically showing the structure of the memory cell and precharge / equalize circuit shown in FIG. In FIG. 3, typically, one word line WL
And a pair of bit lines BL and ZBL.
【0049】プリチャージ/イコライズ回路PEは、プ
リチャージ指示信号φPに応答して導通し、プリチャー
ジ電圧伝達線SPE上に伝達されたプリチャージ電圧V
Bをビット線BLおよびZBLへ伝達するトランスファ
ーゲートPEaおよびPEbを含む。このプリチャージ
/イコライズ回路PEは、さらに、プリチャージ指示信
号φPに応答して導通しビット線BLおよびZBLを電
気的に短絡するトランジスタを備えていてもよい。Precharge / equalize circuit PE is rendered conductive in response to precharge instructing signal φP, and precharge voltage V transmitted on precharge voltage transmission line SPE.
Transfer gates PEa and PEb transmitting B to bit lines BL and ZBL are included. Precharge / equalize circuit PE may further include a transistor that conducts in response to precharge instruction signal φP to electrically short bit lines BL and ZBL.
【0050】メモリセルMCは、情報を電荷の形態で格
納するメモリセルキャパシタMCAと、ワード線WL上
の電位(ワード線駆動信号Rn)に応答して導通し、メ
モリセルキャパシタMCAをビット線BLまたはZBL
に接続するアクセストランジスタMTを含む。図3にお
いては、アクセストランジスタMTは、メモリセルキャ
パシタMCAをビット線BLに接続するように示され
る。このアクセストランジスタMTは、nチャネルMO
Sトランジスタで構成される。ビット線BLおよびZB
Lには、それぞれ寄生容量BPCaおよびBPCbが存
在する。メモリセルキャパシタMCAは、その一方電極
がアクセストランジスタMTの一方導通端子に接続さ
れ、その他方電極が一定の基準電位Vcpを受けるよう
に接続される。メモリセルキャパシタMCAの一方電極
が、情報を格納するためのストレージノードとして作用
する。メモリセルキャパシタMCAの他方電極(セルプ
レート)へ与えられる基準電圧(セルプレート電圧)V
cpは、たとえば抵抗RaおよびRbの直列体で構成さ
れる電圧発生回路において動作電源電圧VCIを抵抗分
割することにより生成される。この動作電源電圧VCI
は、外部電源電圧を内部で降圧して生成される電圧であ
ってもよく、またそのような内部降圧回路が設けられて
おらず、外部から与えられる電源電圧であってもよい。The memory cell MC conducts in response to the potential (word line drive signal Rn) on the word line WL and the memory cell capacitor MCA for storing information in the form of electric charge, and connects the memory cell capacitor MCA to the bit line BL. Or ZBL
Is connected to the access transistor MT. In FIG. 3, access transistor MT is shown connecting memory cell capacitor MCA to bit line BL. This access transistor MT has an n-channel MO
It is composed of S transistors. Bit lines BL and ZB
L has parasitic capacitances BPCa and BPCb, respectively. Memory cell capacitor MCA has one electrode connected to one conduction terminal of access transistor MT and the other electrode connected to receive a fixed reference potential Vcp. One electrode of memory cell capacitor MCA functions as a storage node for storing information. Reference voltage (cell plate voltage) V applied to the other electrode (cell plate) of memory cell capacitor MCA
cp is generated, for example, by dividing the operating power supply voltage VCI by resistance in a voltage generation circuit formed of a series body of resistors Ra and Rb. This operation power supply voltage VCI
May be a voltage generated by internally stepping down an external power supply voltage, or may be a power supply voltage provided externally without such an internal voltage down converter.
【0051】通常、プリチャージ電圧VBおよびセルプ
レート電圧Vcpは、それぞれ電源電圧VCIの1/2
の電圧レベルとなるように設定される。次に動作につい
て簡単に説明する。Normally, precharge voltage VB and cell plate voltage Vcp are each そ れ ぞ れ of power supply voltage VCI.
The voltage level is set to Next, the operation will be briefly described.
【0052】プリチャージ時(スタンバイサイクル時)
においては、プリチャージ信号φPがハイレベルにあ
り、プリチャージ/イコライズ回路におけるトランスフ
ァーゲートPEaおよびPEbがともに導通状態にあ
り、ビット線BLおよびZBLは中間電位レベルのプリ
チャージ電圧VBに充電される。アクティブサイクルが
始まると、このプリチャージ信号φPがローレベルとな
り、トランスファーゲートPEaおよびPEbがともに
非導通状態となる。ワード線WLが、アドレス信号によ
り指定されると、このワード線WL上にワード線駆動信
号Rnが伝達されて、その電位が立上がり、メモリセル
MCに含まれるアクセストランジスタMTが導通状態と
なる。これにより、メモリセルキャパシタMCAがビッ
ト線BLに接続され、ビット線BLの電位が、そのプリ
チャージ電圧VBからメモリセルキャパシタMCAに格
納されたデータに従って変化する。このビット線BLの
電位変化量は、メモリセルキャパシタMCAの容量値お
よびビット線BLに接続される寄生容量VBCaの容量
値の比により決定される。ビット線ZBLにはメモリセ
ルは接続されていないため、プリチャージ電圧VBを維
持する(寄生容量BPCbに充電されている)。At the time of precharge (at the time of a standby cycle)
, The precharge signal φP is at the high level, the transfer gates PEa and PEb in the precharge / equalize circuit are both conductive, and the bit lines BL and ZBL are charged to the precharge voltage VB at the intermediate potential level. When an active cycle starts, precharge signal φP attains a low level, and transfer gates PEa and PEb both enter a non-conductive state. When a word line WL is designated by an address signal, a word line drive signal Rn is transmitted on the word line WL, the potential thereof rises, and the access transistor MT included in the memory cell MC is turned on. As a result, the memory cell capacitor MCA is connected to the bit line BL, and the potential of the bit line BL changes from the precharge voltage VB according to the data stored in the memory cell capacitor MCA. The amount of change in potential of bit line BL is determined by the ratio of the capacitance of memory cell capacitor MCA to the capacitance of parasitic capacitance VBCa connected to bit line BL. Since no memory cell is connected to bit line ZBL, precharge voltage VB is maintained (charged to parasitic capacitance BPCb).
【0053】センスアンプSAが次いで活性化され、こ
のビット線BLおよびZBLに現れた電位差を検知し増
幅しかつラッチする。この後、Yデコーダ(図1または
2参照)からの列選択信号に従って列アドレス信号によ
りアドレス指定されたメモリセル列が選択され、この選
択行および列に対応して配置されるメモリセルが選択さ
れ、この選択されたメモリセルに対してデータの書込ま
たは読出(アクセス動作)が行なわれる。Sense amplifier SA is then activated to detect, amplify and latch the potential difference appearing on bit lines BL and ZBL. Thereafter, a memory cell column addressed by a column address signal is selected according to a column selection signal from a Y decoder (see FIG. 1 or 2), and a memory cell arranged corresponding to the selected row and column is selected. Data writing or reading (access operation) is performed on the selected memory cell.
【0054】上述のような構成において、この図3に示
す内部信号は、すべて電源電圧VCIと接地電圧Vss
(GND)のレベルの間で変化する。メモリサイクル
(アクティブサイクル)が完了すると、ワード線WL上
のワード線駆動信号Rnが接地電位GNDレベルに低下
する。これにより、メモリアクセストランジスタMTが
非導通状態とされる。また、プリチャージ指示信号φP
がハイレベルとなり、プリチャージ/イコライズ回路の
トランスファーゲートPEaおよびPEbが導通状態と
なり、ビット線BLおよびZBLが中間電位レベルのプ
リチャージ電圧VBレベルにプリチャージされる。In the structure described above, the internal signals shown in FIG. 3 are all supplied with power supply voltage VCI and ground voltage Vss.
(GND) level. When the memory cycle (active cycle) is completed, word line drive signal Rn on word line WL drops to the level of ground potential GND. As a result, the memory access transistor MT is turned off. In addition, precharge instruction signal φP
Goes high, transfer gates PEa and PEb of the precharge / equalize circuit are rendered conductive, and bit lines BL and ZBL are precharged to the precharge voltage VB level of the intermediate potential level.
【0055】電源電圧VCIの低電圧化に従って、構成
要素であるMOSトランジスタは、その動作特性を保証
するためにスケールダウンされる。このスケールダウン
においては、以下の理由のため、アクセストランジスタ
のしきい値電圧Vthはスケーリング則に沿ってはスケ
ールダウンされない。As the power supply voltage VCI is lowered, the MOS transistor as a component is scaled down to guarantee its operation characteristics. In this scale down, the threshold voltage Vth of the access transistor is not scaled down in accordance with the scaling rule for the following reason.
【0056】一般に、MOSトランジスタは、そのゲー
トおよびソースの電位が等しい場合非導通状態となる。
しかしながら、この状態においてMOSトランジスタを
介して電流が全く流れなくなるのではなく、「テール電
流(サブスレッショルド電流)」と呼ばれる電流が流れ
る。一般に、しきい値電圧Vthは、所定のゲート幅を
有するMOSトランジスタが一定の電流値のドレイン電
流を流すときのゲート−ソース間電圧として規定されて
いる。Generally, a MOS transistor is turned off when the potentials of its gate and source are equal.
However, in this state, current does not flow at all through the MOS transistor, but a current called "tail current (subthreshold current)" flows. Generally, the threshold voltage Vth is defined as a gate-source voltage when a MOS transistor having a predetermined gate width flows a drain current having a constant current value.
【0057】図4は、nチャネルMOSトランジスタの
テール電流特性を示す図であり、縦軸にMOSトランジ
スタを介して流れるドレイン電流IDSを示し、横軸に
ゲート−ソース間電圧VGSを示す。曲線I1に示すよ
うに、しきい値電圧VTHLの場合には、ゲート−ソー
ス間電圧VGSが0Vになった場合においても、有意の
値を有するドレイン電流IDS0が流れる。この電流I
DS0をほぼ無視し得る程度にまで低下させるために
は、しきい値電圧をVTHHの値にまで上昇させる必要
がある。しきい値電圧VTHLおよびVTHHよりもそ
のゲート−ソース間電圧VGSが高くなった場合には、
急速に大きなドレイン電流IDSが流れる。したがっ
て、MOSトランジスタを高速で導通状態とするために
は、できるだけ低いしきい値電圧を有するMOSトラン
ジスタを用いるのが好ましい。pチャネルMOSトラン
ジスタのテール電流特性は、図4に示す縦軸に関して曲
線I1およびI2と対称な曲線により、そのテール電流
特性が表わされる。高速動作のためには、できるだけ低
いしきい値電圧(絶対値の小さなしきい値電圧)を有す
るMOSトランジスタを用いるのが好ましい。しかしな
がら、半導体記憶装置の場合、このような低しきい値電
圧のMOSトランジスタをメモリセルのアクセストラン
ジスタとして用いると以下のような問題が生じる。FIG. 4 is a graph showing the tail current characteristics of the n-channel MOS transistor. The vertical axis shows the drain current IDS flowing through the MOS transistor, and the horizontal axis shows the gate-source voltage VGS. As shown by the curve I1, in the case of the threshold voltage VTHL, the drain current IDS0 having a significant value flows even when the gate-source voltage VGS becomes 0V. This current I
In order to reduce DS0 to an almost negligible level, it is necessary to increase the threshold voltage to the value of VTHH. When the gate-source voltage VGS becomes higher than the threshold voltages VTHL and VTHH,
A large drain current IDS flows rapidly. Therefore, in order to make the MOS transistor conductive at high speed, it is preferable to use a MOS transistor having a threshold voltage as low as possible. The tail current characteristic of the p-channel MOS transistor is represented by a curve symmetrical to curves I1 and I2 with respect to the vertical axis shown in FIG. For high-speed operation, it is preferable to use a MOS transistor having a threshold voltage as low as possible (threshold voltage with a small absolute value). However, in the case of a semiconductor memory device, the following problem occurs when such a low threshold voltage MOS transistor is used as an access transistor of a memory cell.
【0058】今、図5に示すように、同一列の2つのメ
モリセルMCaおよびMCbを考える。メモリセルMC
aは、メモリセルキャパシタMCAaと、ワード線WL
a上の電位に応答して導通し、メモリセルキャパシタM
CAaをビット線BLに接続するアクセストランジスタ
MTaを含む。メモリセルMCbは、メモリセルキャパ
シタMCAbと、ワード線WLb上の信号電位に応答し
てこのメモリセルキャパシタMCAbをビット線BLに
接続するアクセストランジスタMTbを含む。Now, consider two memory cells MCa and MCb in the same column as shown in FIG. Memory cell MC
a is the memory cell capacitor MCAa and the word line WL
a in response to the potential on the memory cell capacitor M
Access transistor MTa connecting CAa to bit line BL is included. Memory cell MCb includes a memory cell capacitor MCAb and an access transistor MTb connecting memory cell capacitor MCAb to bit line BL in response to a signal potential on word line WLb.
【0059】今、メモリセルMCaに“1”(ハイレベ
ル)のデータが記憶されている状態において、メモリセ
ルMCbに“0”(ローレベル)のデータを書込む動作
を考える。この場合、ワード線WLa上の電位は接地電
圧GNDレベルのローレベルであり、ワード線WLb上
の電位がハイレベルである(通常、電源電圧VCIより
も高い電圧レベル(;アクセストランジスタMTのしき
い値電圧損失を防止するため))。Now, consider the operation of writing "0" (low level) data to memory cell MCb in a state where "1" (high level) data is stored in memory cell MCa. In this case, the potential on word line WLa is at the low level of ground voltage GND level, and the potential on word line WLb is at the high level (usually a voltage level higher than power supply voltage VCI (; threshold of access transistor MT). Value to prevent voltage loss)).
【0060】データ“0”を書込む場合、ビット線BL
の電位が接地電位GNDレベルに設定される。この状態
において、メモリセルMCaのアクセストランジスタM
Taはゲート(ワード線WLa)の電位とソース(ビッ
ト線BL)の電位が同じとなる。したがって、このアク
セストランジスタMTaとして図4の曲線I1に示すよ
うなテール電流特性を有するMOSトランジスタを用い
た場合、テール電流がメモリセルキャパシタMCAaか
らビット線BLへ流れ、メモリセルキャパシタMCAa
の蓄積電荷量が低下する。したがって、メモリセルの電
荷保持特性が劣化し、半導体記憶装置の信頼性が損なわ
れる。また、このメモリセルMCaに格納された“1”
のデータが、このテール電流による電荷流失のために
“0”のデータに変化する状態が生じ、正確にデータを
記憶する半導体記憶装置を実現することができなくな
り、記憶装置の信頼性がまた損なわれる。When writing data "0", bit line BL
Is set to the ground potential GND level. In this state, access transistor M of memory cell MCa
Ta has the same potential as the gate (word line WLa) and the potential at the source (bit line BL). Therefore, when a MOS transistor having a tail current characteristic as shown by curve I1 in FIG. 4 is used as access transistor MTa, a tail current flows from memory cell capacitor MCAa to bit line BL, and memory cell capacitor MCAa
, The amount of accumulated charge of the semiconductor device decreases. Therefore, the charge retention characteristics of the memory cell are degraded, and the reliability of the semiconductor memory device is impaired. The “1” stored in the memory cell MCa
Is changed to "0" data due to the charge loss due to the tail current, so that a semiconductor memory device that stores data accurately cannot be realized, and the reliability of the memory device is also impaired. It is.
【0061】したがって、この半導体記憶装置において
は、メモリセルのアクセストランジスタMTとしては、
できるだけそのしきい値電圧が高くされテール電流がで
きるだけ小さくされたMOSトランジスタが用いられ
る。一方、図1および2に示すアドレスバッファAB、
XデコーダADX,YデコーダADYおよび制御信号発
生系CGなどの周辺回路は、できるだけ高速で動作する
ことが要求される。したがって、これらの周辺回路の構
成要素としては、図4に示す曲線I1のようなテール電
流特性を有する低しきい値電圧のMOSトランジスタが
用いられる。ここで、「低しきい値電圧」は、「絶対値
が小さなしきい値電圧」を示し、pチャネルMOSトラ
ンジスタも同様そのしきい値電圧の絶対値が小さくされ
る。周辺回路に用いられるMOSトランジスタのしきい
値電圧は、実際には、消費電流(スタンバイサイクル時
における消費電流)を考慮して適当な値に設定される。
したがって、半導体記憶装置においては、低しきい値電
圧のMOSトランジスタと高しきい値電圧(絶対値の大
きなしきい値電圧)のMOSトランジスタが用いられ
る。これらのしきい値電圧の異なるMOSトランジスタ
の製造方法においては、まず、周辺回路およびメモリセ
ルアレイ部分両者において同じしきい値電圧を有するす
なわち低しきい値電圧のMOSトランジスタが形成され
る。次いで、メモリセルのアクセストランジスタに対し
てのみそのゲート電極のチャネル領域表面にたとえばボ
ロン等のP型不純物をイオン注入し、そのアクセストラ
ンジスタのチャネル領域表面のP型不純物濃度を高くし
て、アクセストランジスタのしきい値電圧を高くする。Therefore, in this semiconductor memory device, as access transistor MT of the memory cell,
A MOS transistor whose threshold voltage is as high as possible and whose tail current is as small as possible is used. On the other hand, the address buffer AB shown in FIGS.
Peripheral circuits such as the X decoder ADX, the Y decoder ADY, and the control signal generation system CG are required to operate as fast as possible. Therefore, low threshold voltage MOS transistors having tail current characteristics as shown by a curve I1 in FIG. 4 are used as components of these peripheral circuits. Here, "low threshold voltage" indicates "threshold voltage having a small absolute value", and the absolute value of the threshold voltage of a p-channel MOS transistor is similarly reduced. The threshold voltage of the MOS transistor used in the peripheral circuit is actually set to an appropriate value in consideration of current consumption (current consumption in a standby cycle).
Therefore, in a semiconductor memory device, a MOS transistor having a low threshold voltage and a MOS transistor having a high threshold voltage (a threshold voltage having a large absolute value) are used. In the method of manufacturing MOS transistors having different threshold voltages, first, a MOS transistor having the same threshold voltage, that is, a low threshold voltage is formed in both the peripheral circuit and the memory cell array. Then, a P-type impurity such as boron is ion-implanted into the surface of the channel region of the gate electrode only for the access transistor of the memory cell to increase the P-type impurity concentration on the surface of the channel region of the access transistor. Threshold voltage is increased.
【0062】したがって、通常の半導体記憶装置の製造
工程においては、メモリセルアレイ部のアクセストラン
ジスタのしきい値電圧と周辺回路に含まれるMOSトラ
ンジスタのしきい値電圧を互いに異ならせるための製造
工程が含まれている。本発明においては、この工程を利
用して、保護回路に含まれる保護素子の接合ブレークダ
ウン電圧を低下させ、そのジュール熱による発熱量を低
減する。以下、この図面を参照して、この発明の実施の
形態1に従う半導体装置の製造方法について説明する。Therefore, a normal semiconductor memory device manufacturing process includes a manufacturing process for making the threshold voltage of an access transistor in a memory cell array portion different from that of a MOS transistor included in a peripheral circuit. Have been. In the present invention, utilizing this step, the junction breakdown voltage of the protection element included in the protection circuit is reduced, and the amount of heat generated by Joule heat is reduced. Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0063】まず、図6に示すように、低不純物濃度の
P型半導体基板200の表面上に熱酸化法に従って薄い
熱酸化膜(パッド酸化膜)202を成長させる。この熱
酸化膜202上に、次いでたとえばCVD法(化学的気
相成長法)に従ってシリコン窒化膜204を堆積し、2
層絶縁膜を形成する。First, as shown in FIG. 6, a thin thermal oxide film (pad oxide film) 202 is grown on the surface of a low impurity concentration P-type semiconductor substrate 200 according to a thermal oxidation method. Next, a silicon nitride film 204 is deposited on this thermal oxide film 202 according to, for example, a CVD method (chemical vapor deposition method).
A layer insulating film is formed.
【0064】次に、図7に示すように、シリコン窒化膜
204上にレジスト膜を形成した後、フォトリソグラフ
ィー法に従ってこのレジスト膜をパターニングし、レジ
ストパターン206を形成する。このレジストパターン
206をマスクとしてシリコン窒化膜204を選択的に
エッチング除去し、素子分離領域となる部分のパッド酸
化膜204を露出させる。Next, as shown in FIG. 7, after forming a resist film on the silicon nitride film 204, the resist film is patterned according to a photolithography method to form a resist pattern 206. Using the resist pattern 206 as a mask, the silicon nitride film 204 is selectively etched away to expose a portion of the pad oxide film 204 which will be an element isolation region.
【0065】次に、図8に示すように、レジストパター
ン206を除去した後、シリコン窒化膜204をマスク
として熱酸化を行ない、素子分離領域に選択的に厚い二
酸化シリコン膜(フィールド酸化膜:LOCOS酸化
膜)210を成長させる。この選択的な熱酸化による酸
化膜の形成方法はシリコン局所酸化法(LOCOS法)
と呼ばれる。フィールド酸化膜210は、熱成長時窒化
膜204下においても成長し、したがってこの図8に示
すように、シリコン窒化膜204は、その一部が持上げ
られる。このフィールド酸化膜210により、MOSト
ランジスタ形成領域が画定される。Next, as shown in FIG. 8, after removing the resist pattern 206, thermal oxidation is performed using the silicon nitride film 204 as a mask, and a thick silicon dioxide film (field oxide film: LOCOS) is selectively formed in the element isolation region. An oxide film 210 is grown. The method for forming an oxide film by this selective thermal oxidation is a local silicon oxidation method (LOCOS method).
Called. The field oxide film 210 also grows under the nitride film 204 during the thermal growth. Therefore, as shown in FIG. 8, the silicon nitride film 204 is partially lifted. The field oxide film 210 defines a MOS transistor formation region.
【0066】熱酸化膜210下には、寄生MOSトラン
ジスタが形成されるのを防止するために、LOCOS法
実施の前に、たとえばボロンであるP型不純物がイオン
注入され、このフィールド酸化膜210の下部にチャネ
ルストッパ領域が形成されている。Under the thermal oxide film 210, a P-type impurity such as boron is ion-implanted before the LOCOS method in order to prevent the formation of a parasitic MOS transistor. A channel stopper region is formed below.
【0067】次に、図9に示すように、不要となったシ
リコン窒化膜204およびパッド酸化膜202をエッチ
ング除去し、半導体基板200の表面を露出させる。Next, as shown in FIG. 9, the unnecessary portions of the silicon nitride film 204 and the pad oxide film 202 are removed by etching to expose the surface of the semiconductor substrate 200.
【0068】次いで、メモリセルアレイ、周辺回路およ
び保護回路の構成要素であるMOSトランジスタを実際
に製造する工程に入る。以下の製造工程の説明において
は、以下の領域を仮定する。図10において、フィール
ド酸化膜210aおよび210bの間の領域300は、
メモリセルを形成するアレイ領域として利用される。こ
の領域300において、アクセストランジスタ(nチャ
ネルMOSトランジスタ)が形成される。フィールド酸
化膜210bおよび210cの間の領域302には、周
辺回路を構成するnチャネルMOSトランジスタが形成
される。周辺回路は、先に述べたように、半導体記憶装
置の各アクセスを制御するための内部回路であり、ロジ
ックゲートレベルでは、インバータ、NANDゲート、
およびNORゲートなどの構成を備える。この周辺回路
は、nチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルM
OSトランジスタ両者を含む。フィールド酸化膜210
cおよび210dの間の領域304が、この周辺領域に
含まれるpチャネルMOSトランジスタを形成するため
の領域として用いられる。Next, a process for actually manufacturing MOS transistors which are components of the memory cell array, the peripheral circuit and the protection circuit is started. In the following description of the manufacturing process, the following regions are assumed. In FIG. 10, a region 300 between field oxide films 210a and 210b is
It is used as an array area for forming a memory cell. In this region 300, an access transistor (n-channel MOS transistor) is formed. In a region 302 between field oxide films 210b and 210c, an n-channel MOS transistor forming a peripheral circuit is formed. As described above, the peripheral circuit is an internal circuit for controlling each access of the semiconductor memory device, and at a logic gate level, an inverter, a NAND gate,
And a NOR gate. This peripheral circuit includes an n-channel MOS transistor and a p-channel M transistor.
It includes both OS transistors. Field oxide film 210
Region 304 between c and 210d is used as a region for forming a p-channel MOS transistor included in this peripheral region.
【0069】この周辺回路領域の外部において比較的パ
ッド領域に近接して、保護回路を形成するための領域3
06が設けられる。この領域306は、フィールド酸化
膜210eおよび210hによりその領域が規定され
る。NPNラテラルトランジスタを形成するため、NP
Nラテラルトランジスタのエミッタ領域およびコレクタ
領域をそれぞれ規定するために、フィールド酸化膜21
0fおよび210gが形成される。このフィールド酸化
膜210fおよび210gの間の領域がNPNラテラル
トランジスタのコレクタ形成領域として用いられる。フ
ィールド絶縁膜210eおよび210fの間の領域およ
びフィールド酸化膜210gおよび210hの間の領域
が、NPNラテラルトランジスタのエミッタ形成領域と
して用いられる。A region 3 for forming a protection circuit is relatively close to the pad region outside the peripheral circuit region.
06 is provided. This region 306 is defined by field oxide films 210e and 210h. NP to form an NPN lateral transistor
To define the emitter region and the collector region of the N lateral transistor, a field oxide film 21 is formed.
0f and 210g are formed. The region between field oxide films 210f and 210g is used as a collector formation region of an NPN lateral transistor. The region between field insulating films 210e and 210f and the region between field oxide films 210g and 210h are used as emitter forming regions of the NPN lateral transistor.
【0070】まず、図10に示すように、たとえば回転
塗布法などにより、半導体基板200表面上全面にわた
ってレジスト膜212が形成され、次いでフォトリソグ
ラフィー法に従ってレジストパターンが形成される。こ
れにより、周辺回路形成領域304の表面が露出され
る。この状態で、たとえば1000KeV程度のエネル
ギで1×1013cm-3程度の濃度のリンなどのN型不純
物をイオン注入し、P型半導体基板200の周辺回路形
成領域304の表面に比較的低不純物濃度のNウェル2
15aが形成される。Nウェル215aが、周辺回路形
成領域304に含まれるpチャネルMOSトランジスタ
に対する基板領域として機能する。別のNウェルが、保
護回路を他の内部回路から分離し、サージ電圧(静電気
などの高電圧)印加時における少数キャリアの周辺回路
への拡散を防止し、ラッチアップ現象を防止するために
保護回路形成領域306を覆うように形成されてもよ
い。First, as shown in FIG. 10, a resist film 212 is formed over the entire surface of the semiconductor substrate 200 by, for example, a spin coating method, and then a resist pattern is formed by a photolithography method. Thereby, the surface of the peripheral circuit formation region 304 is exposed. In this state, N-type impurities such as phosphorus having a concentration of about 1 × 10 13 cm −3 are ion-implanted at an energy of about 1000 KeV, and relatively low impurities are implanted into the surface of the peripheral circuit formation region 304 of the P-type semiconductor substrate 200. N well 2 of concentration
15a are formed. N well 215a functions as a substrate region for a p-channel MOS transistor included in peripheral circuit formation region 304. Another N-well separates the protection circuit from other internal circuits, prevents diffusion of minority carriers to peripheral circuits when a surge voltage (high voltage such as static electricity) is applied, and protects to prevent latch-up phenomenon It may be formed so as to cover the circuit formation region 306.
【0071】次いで、図11に示すように、レジストパ
ターン212を除去した後、再びレジスト膜を形成し、
フォトリソグラフィー法に従ってレジストパターン21
4を形成する。このレジストパターン214は、周辺回
路形成領域302および304を覆い、メモリアレイの
アクセストランジスタ形成領域300および保護回路形
成領域306の表面を露出させる。この状態において、
700KeVの加速条件で、不純物濃度1×1013cm
-3程度の濃度のボロンなどのP型不純物をイオン注入
し、Pウェルを形成する。メモリセルアレイ形成領域3
00においてはPウェル220aが形成され、保護回路
形成領域306においては、Pウェル220b,220
cおよび220dが形成される。次に、このメモリアレ
イのアクセストランジスタのしきい値電圧を高くするた
めに、50KeV程度のエネルギで1×1012cm-3程
度の濃度のボロンなどのP型不純物をイオン注入する。
このたとえばボロンのP型不純物のイオン注入は、メモ
リセルアレイ形成領域300および保護回路形成領域3
06に対して行なわれる。これにより、メモリアレイ形
成領域300および保護回路形成領域306のPウェル
220a〜220dの表面のP型不純物濃度が高くされ
る。この2段階のイオン注入により、メモリセルアレイ
形成領域300に形成されるアクセストランジスタのし
きい値電圧は周辺回路形成領域302に形成される周辺
回路のnチャネルMOSトランジスタのしきい値電圧よ
りも約0.3V程度高くなる。Next, as shown in FIG. 11, after removing the resist pattern 212, a resist film is formed again.
Resist pattern 21 according to photolithography
4 is formed. The resist pattern 214 covers the peripheral circuit formation regions 302 and 304 and exposes the surfaces of the access transistor formation region 300 and the protection circuit formation region 306 of the memory array. In this state,
Under an acceleration condition of 700 KeV, an impurity concentration of 1 × 10 13 cm
A P-type impurity such as boron having a concentration of about -3 is ion-implanted to form a P-well. Memory cell array formation area 3
00, a P well 220a is formed, and in the protection circuit formation region 306, P wells 220b, 220
c and 220d are formed. Next, in order to increase the threshold voltage of the access transistor of this memory array, a P-type impurity such as boron is ion-implanted at an energy of about 50 KeV and a concentration of about 1 × 10 12 cm −3 .
The ion implantation of the P-type impurity of, for example, boron is performed in memory cell array formation region 300 and protection circuit formation region 3.
06. Thereby, the P-type impurity concentration on the surfaces of P wells 220a to 220d in memory array formation region 300 and protection circuit formation region 306 is increased. By this two-stage ion implantation, the threshold voltage of the access transistor formed in memory cell array formation region 300 is about 0 lower than the threshold voltage of the n-channel MOS transistor of the peripheral circuit formed in peripheral circuit formation region 302. .3V higher.
【0072】図12は、上述の条件下での不純物イオン
注入時におけるPウェルの基板表面からの不純物イオン
(活性化イオン)の分布をシミュレーションにより求め
た結果を示す図である。図12において、横軸は基板表
面からの距離(単位μm)を示し、縦軸に、不純物イオ
ン濃度(活性化イオン濃度)(単位cm-3)を示す。図
12においては、後に説明するLDD構造形成時におけ
るN型の不純物領域の不純物イオン濃度分布をも曲線S
3およびS4(リンおよび砒素)として併せて示す。図
12において、曲線S1は、メモリセルアレイにおける
アクセストランジスタのしきい値電圧を高くするための
P型のボロンイオン注入(チャネルドープ)を行なわな
いときの不純物イオン濃度を示し、曲線S2は、このし
きい値電圧を高くするためのボロンをチャネル領域にド
ープした際の不純物イオン(ボロンイオン)分布を示
す。FIG. 12 is a graph showing the results of a simulation of the distribution of impurity ions (activating ions) from the substrate surface of the P well during the implantation of impurity ions under the above conditions. In FIG. 12, the horizontal axis indicates the distance from the substrate surface (unit: μm), and the vertical axis indicates the impurity ion concentration (activation ion concentration) (unit: cm −3 ). In FIG. 12, the impurity ion concentration distribution of the N-type impurity region at the time of forming the LDD structure, which will be described later, is also represented by curve S
3 and S4 (phosphorus and arsenic). In FIG. 12, curve S1 shows the impurity ion concentration when P-type boron ion implantation (channel doping) for increasing the threshold voltage of the access transistor in the memory cell array is not performed, and curve S2 shows this impurity ion concentration. 4 shows an impurity ion (boron ion) distribution when boron for increasing a threshold voltage is doped into a channel region.
【0073】この図12に示すように、しきい値電圧を
高くするためのボロンイオン注入(チャネルドープ)を
行なった場合、その基板表面の不純物イオン濃度は高く
なっている。また、注入ボロンは後工程で注入されるN
+ 型不純物イオン(As,P)より深く注入され、高濃
度のP/N接合が確実に形成される。PN接合の接合ブ
レークダウン電圧は、先に説明したように、そのP型不
純物イオン濃度が高くなると低くなる(NA-3/4〜NA
-2/5に比例)。ここでNAは、アクセプタ濃度を示す。
したがって、このP型不純物イオンであるボロンをさら
にPウェル表面に注入することにより、Pウェルにおけ
る接合領域におけるP型不純物イオン濃度が高くなり、
接合ブレークダウン電圧が低くなる。これは、P型不純
物イオン濃度が高くなると、空乏層の広がりが、小さく
なり、小さな電圧で大きな電界がこの空乏層に印加さ
れ、空乏層内においてアバランシェブレークダウンが生
じやすくなるためである(空乏層の幅Dは逆バイアス電
圧Vrに比例し、かつP型不純物イオン濃度NAに対し
NA-1/2ないしNA-1/3に比例する)。As shown in FIG. 12, when boron ion implantation (channel doping) for increasing the threshold voltage is performed, the impurity ion concentration on the substrate surface is high. In addition, the implanted boron is N
It is implanted deeper than the + type impurity ions (As, P), and a high concentration P / N junction is reliably formed. As described above, the junction breakdown voltage of the PN junction decreases as the P-type impurity ion concentration increases (NA −3/4 to NA ) .
-2/5 ). Here, NA indicates the acceptor concentration.
Therefore, by further implanting boron, which is the P-type impurity ion, into the surface of the P-well, the concentration of the P-type impurity ion in the junction region of the P-well increases,
Junction breakdown voltage is lower. This is because when the P-type impurity ion concentration increases, the spread of the depletion layer decreases, and a large electric field is applied to the depletion layer with a small voltage, so that avalanche breakdown easily occurs in the depletion layer (depletion). The width D of the layer is proportional to the reverse bias voltage Vr, and is proportional to NA -1/2 to NA -1/3 with respect to the P-type impurity ion concentration NA).
【0074】したがって、このメモリセルアレイにおけ
るしきい値電圧を高くするためのチャネルドープと同一
製造工程で保護回路形成領域306においても、Pウェ
ル220b〜220dの表面の不純物イオン濃度を高く
することにより、後に形成されるNPNラテラルトラン
ジスタの接合ブレークダウン電圧が低くなり、応じてア
バランシェ電流も比較的小さくなり、ジュール熱による
発熱量を低減することができ、アルミニウムとシリコン
の共晶化によるAlアロイスパイクの成長を抑制するこ
とができ、接合破壊を抑制することができる。Therefore, by increasing the impurity ion concentration on the surfaces of P wells 220b-220d in protection circuit formation region 306 in the same manufacturing process as channel doping for increasing the threshold voltage in this memory cell array, The junction breakdown voltage of an NPN lateral transistor to be formed later is reduced, the avalanche current is also relatively small, the amount of heat generated by Joule heat can be reduced, and the Al alloy spike caused by eutectic aluminum and silicon is reduced. Growth can be suppressed, and junction breakdown can be suppressed.
【0075】また、この発熱量を抑えることにより、A
lアロイスパイクの成長時の、シリコンSiのアルミニ
ウム配線への拡散を抑制することができ、シリコンノジ
ュールの発生を抑制することができ、応じて配線抵抗を
抑制し、静電気などの異常電圧であるサージ電圧印加時
におけるアルミニウム配線の発熱による断線を防止する
ことができ、信頼性の高い保護回路を実現することがで
きる。Further, by suppressing this heat generation, A
(1) The diffusion of silicon Si into aluminum wiring during the growth of alloy spikes can be suppressed, the generation of silicon nodules can be suppressed, the wiring resistance can be suppressed accordingly, and surges, which are abnormal voltages such as static electricity, can be suppressed. Disconnection due to heat generation of the aluminum wiring when voltage is applied can be prevented, and a highly reliable protection circuit can be realized.
【0076】なお、この図12に示すシミュレーション
結果では接合ブレークダウン電圧が、チャネルドープを
した場合、15.9Vから14.1Vに低下し、接合ブ
レークダウン時における電力消費が低減され、発熱量が
低減するのが見られた。In the simulation results shown in FIG. 12, the junction breakdown voltage is reduced from 15.9 V to 14.1 V when channel doping is performed, the power consumption at the time of junction breakdown is reduced, and the amount of heat generated is reduced. It was seen to decrease.
【0077】次に、図13に示すように、周辺回路形成
領域302および304上に形成されたレジストパター
ン214を除去した後、半導体基板200表面に膜厚1
50Å程度の酸化膜216を形成し、この酸化膜216
上に不純物がドープされた低抵抗のポリシリコンをCV
D法などに従って堆積する。この後、ポリシリコン膜上
にレジストパターンをフォトリソグラフィー法に従って
形成し、このレジストパターンをマスクとしてポリシリ
コンおよび酸化膜を選択的にエッチング除去する。これ
により、領域302、303、および304それぞれに
おいて、ゲート酸化膜216およびゲート電極218を
有するMOSトランジスタのゲート電極構造が形成され
る。Next, as shown in FIG. 13, after removing the resist pattern 214 formed on the peripheral circuit formation regions 302 and 304, a film thickness of 1
An oxide film 216 of about 50 ° is formed.
Low-resistance polysilicon doped with impurities
It is deposited according to the D method or the like. Thereafter, a resist pattern is formed on the polysilicon film according to a photolithography method, and the polysilicon and the oxide film are selectively removed by etching using the resist pattern as a mask. Thus, a gate electrode structure of a MOS transistor having gate oxide film 216 and gate electrode 218 is formed in each of regions 302, 303, and 304.
【0078】ここで、酸化膜216は、他の絶縁膜(た
とえばシリコン窒化酸化膜)であってもよい。また、ゲ
ートポリシリコン膜218は、モリブデンシリサイド等
の高融点シリサイド金属層で置換えられてもよい。Here, oxide film 216 may be another insulating film (for example, a silicon nitride oxide film). Further, the gate polysilicon film 218 may be replaced with a high melting point silicide metal layer such as molybdenum silicide.
【0079】次いで、図14に示すように、まずpチャ
ネルMOSトランジスタが形成される周辺回路領域30
4をレジストパターン209で覆い、このレジストパタ
ーン209をマスクとしてリンなどのN型不純物を30
KeVの加速条件で、2×1013cm-3の濃度でイオン
注入する。これにより、領域300および302におい
ては、酸化膜216およびポリシリコン膜218からな
るゲート電極構造をマスクとして自己整合的に低抵抗の
比較的高濃度のN型(N- 型)不純物領域222が形成
される。チャネルドープ時に注入されたボロンイオン
は、この注入リンよりも深く注入される。これにより、
図15(A)に示す様に、領域300においては、P-
ウェル220a上に、これより高濃度のPウェル221
aが形成される。Then, as shown in FIG. 14, first, a peripheral circuit region 30 in which a p-channel MOS transistor is formed
4 is covered with a resist pattern 209, and an N-type impurity such as phosphorus is
Ion implantation is performed at a concentration of 2 × 10 13 cm -3 under KeV acceleration conditions. Thus, in regions 300 and 302, relatively high-concentration relatively high-concentration N-type (N − -type) impurity regions 222 are formed in a self-aligned manner using the gate electrode structure formed of oxide film 216 and polysilicon film 218 as a mask. Is done. Boron ions implanted during channel doping are implanted deeper than the implanted phosphorus. This allows
As shown in FIG. 15A, in the region 300, P −
A higher concentration P well 221 is formed on the well 220a.
a is formed.
【0080】保護回路形成領域306においても、同様
リンのイオン注入が行なわれ、チャネルドープ工程によ
り比較的その不純物濃度が高くされたPウェル220
b、220cおよび220d表面に、N- 型不純物領域
222bが形成される。このリンイオン注入により形成
されたN- 型不純物領域222bは、Pウェル220
b、220cおよび220dよりも浅くされる(図12
に示すようにボロンイオンの注入深さはリンの注入深さ
よりも深い)。したがって、この保護回路形成領域30
6においても、従来に比べて、高濃度のPN接合が形成
され、接合ブレークダウン時におけるブレークダウン電
圧の低減を保証し、接合ブレークダウン時における発熱
が低減される。Similarly, in protection circuit formation region 306, phosphorus ions are implanted, and P well 220 whose impurity concentration is relatively increased by a channel doping step is formed.
N − -type impurity regions 222b are formed on the surfaces of b, 220c and 220d. The N − -type impurity region 222 b formed by the phosphorus ion implantation is
b, 220c and 220d (FIG. 12)
The boron ion implantation depth is deeper than the phosphorus implantation depth as shown in FIG. Therefore, this protection circuit formation region 30
Also in the case of No. 6, a PN junction having a higher concentration is formed as compared with the related art, and a reduction in breakdown voltage at the time of junction breakdown is guaranteed, and heat generation at the time of junction breakdown is reduced.
【0081】次いで、図15(A)および(B)に示す
ように、砒素Asを50KeVの加速条件で、4×10
15cm-3の濃度でイオン注入する。図15(A)に示す
ように、メモリセル形成領域300および周辺回路形成
領域302においては、ゲート電極構造(側壁絶縁膜を
併わせて用いて)をマスクとして自己整合的に高濃度N
+ 型不純物領域224aがN- 型不純物領域222bの
表面に形成される。これは、図12に示すように、砒素
Asのイオン注入深さは、リンに比べて浅いためであ
る。これにより、メモリセルのアクセストランジスタに
おいては、二重拡散によるLDD(Lightly Doped Drai
n )構造が実現され、アクセストランジスタの微小化時
においても、ドレイン高電界が緩和され、ホットエレク
トロンの発生およびドレイン接合の破壊が防止される。Next, as shown in FIGS. 15A and 15B, arsenic As was accelerated to 4 × 10 4 under the acceleration condition of 50 KeV.
Ion implantation is performed at a concentration of 15 cm -3 . As shown in FIG. 15A, in the memory cell formation region 300 and the peripheral circuit formation region 302, the high-concentration N is formed in a self-aligned manner using the gate electrode structure (using the sidewall insulating film) as a mask.
+ Type impurity region 224a is formed on the surface of N − type impurity region 222b. This is because, as shown in FIG. 12, the ion implantation depth of arsenic As is shallower than that of phosphorus. As a result, in the access transistor of the memory cell, an LDD (Lightly Doped Drai
n) The structure is realized, and even when the access transistor is miniaturized, the high electric field of the drain is alleviated, and the generation of hot electrons and the destruction of the drain junction are prevented.
【0082】このとき、図15(B)に示すように、ま
た保護回路形成領域306においても、フィールド酸化
膜210e、210f、210gおよび210hをマス
クとしてこの砒素イオンの注入が同じ条件下で行なわれ
ており、N- 型不純物領域222b表面に、砒素を含む
高濃度N+ 型不純物領域224bが形成される。この保
護回路形成領域306においては、N+ /N- /P/P
- 型の接合構造が形成される。N型不純物領域を二重拡
散構造とすることにより、空乏層をN型不純物領域22
2bおよび224b内にも広げるようにし、Pウェル2
20bおよび220c内で大きな電界が空乏層間に印加
されるのを防止し、N+ 不純物領域224bからP- ウ
ェル220bおよび220cの間に空乏層を広げて、そ
れらの間に高電界を印加する。これにより、空乏層に印
加されるピーク電界を緩和し、接合ブレークダウン電圧
を低減するとともに、このピーク電界緩和により、PN
接合の破壊を防止する。At this time, as shown in FIG. 15B, in the protection circuit forming region 306, the arsenic ions are implanted under the same conditions using field oxide films 210e, 210f, 210g and 210h as masks. As a result, a high concentration N + -type impurity region 224b containing arsenic is formed on the surface of the N − -type impurity region 222b. In the protection circuit forming region 306, N + / N - / P / P
-A mold joining structure is formed. Since the N-type impurity region has a double diffusion structure, the depletion layer can be formed in the N-type impurity region 22.
2b and 224b, P well 2
A large electric field is prevented from being applied between the depletion layers in 20b and 220c, and a depletion layer is spread between the N + impurity region 224b and the P - wells 220b and 220c, and a high electric field is applied between them. This alleviates the peak electric field applied to the depletion layer, reduces the junction breakdown voltage, and reduces the peak electric field.
Prevent joint breakage.
【0083】次に、図16に示すように、レジストパタ
ーン220を除去した後、再びレジスト膜を形成し、次
いでフォトリソグラフィー法に従ってnチャネルMOS
トランジスタが形成された領域300、304および保
護回路形成領域306を覆うようにレジストパターン2
25を形成する。この状態においては、周辺回路のpチ
ャネルMOSトランジスタ形成領域304、すなわちN
ウェル215aが露出する。この状態において、ボロン
などのP型不純物をイオン注入し、Nウェル215aに
おいて低抵抗の高濃度P型不純物領域226を自己整合
的に形成する。これにより、領域304においてpチャ
ネルMOSトランジスタのソース・ドレイン領域が形成
される。Next, as shown in FIG. 16, after removing the resist pattern 220, a resist film is formed again, and then the n-channel MOS is formed according to the photolithography method.
The resist pattern 2 covers the regions 300 and 304 where the transistors are formed and the protection circuit formation region 306.
25 are formed. In this state, p-channel MOS transistor formation region 304 of the peripheral circuit, ie, N
The well 215a is exposed. In this state, a P-type impurity such as boron is ion-implanted, and a low-resistance high-concentration P-type impurity region 226 is formed in the N well 215a in a self-aligned manner. Thus, source / drain regions of the p-channel MOS transistor are formed in region 304.
【0084】この後、レジストパターン225を除去し
た後、必要な電極配線をパターニングして形成すること
により、必要とされる半導体記憶装置が形成される。Thereafter, after removing the resist pattern 225, necessary electrode wirings are formed by patterning, whereby a required semiconductor memory device is formed.
【0085】なお、本実施の形態1においては、周辺回
路のnチャネルMOSトランジスタを形成する領域30
2においては、P型半導体基板200の表面にnチャネ
ルMOSトランジスタが形成されている。この周辺回路
形成領域302において、アレイから分離するためのP
ウェルが形成されてもよい。In the first embodiment, region 30 for forming an n-channel MOS transistor of the peripheral circuit is formed.
2, an n-channel MOS transistor is formed on the surface of a P-type semiconductor substrate 200. In this peripheral circuit formation region 302, P
A well may be formed.
【0086】また、保護回路形成領域306において
は、保護素子が、P型半導体基板200の表面に形成さ
れている。しかしながら、この保護回路形成領域306
において、これらの保護素子形成領域を囲むように、P
ウェルが形成されてもよい。さらに、この保護回路形成
領域306全体を囲うように、Nウェルが形成され、こ
の保護回路動作時における少数キャリアの周辺回路への
流失を阻止し、これにより周辺回路におけるラッチアッ
プ現象の防止を図るように構成されてもよい。In the protection circuit formation region 306, a protection element is formed on the surface of the P-type semiconductor substrate 200. However, this protection circuit formation region 306
In P, surrounding these protection element formation regions, P
A well may be formed. Further, an N-well is formed so as to surround the entire protection circuit formation region 306, thereby preventing minority carriers from flowing to peripheral circuits during operation of the protection circuit, thereby preventing a latch-up phenomenon in the peripheral circuits. It may be configured as follows.
【0087】さらに、第1導電型のウェル領域内にさら
に第2導電型のウェル領域が形成され、この第2導電型
のウェル領域内にMOSトランジスタが形成されるトリ
プルウェル構造が用いられてもよい。Further, a triple well structure in which a well region of the second conductivity type is further formed in the well region of the first conductivity type and a MOS transistor is formed in the well region of the second conductivity type may be used. Good.
【0088】以上のように、この発明の実施の形態1に
従えば、外部からの静電気などのサージ電圧(異常電
圧)から内部回路を保護するために、この保護素子に、
比較的高濃度のPN接合を形成するように構成したた
め、接合ブレークダウン電圧を低下させることができ、
応じてこの接合部における接合ブレークダウン電圧によ
る発熱量を低減することができる。As described above, according to the first embodiment of the present invention, in order to protect the internal circuit from a surge voltage (abnormal voltage) such as static electricity from the outside, this protection element includes:
Since a PN junction having a relatively high concentration is formed, the junction breakdown voltage can be reduced.
Accordingly, the amount of heat generated by the junction breakdown voltage at this junction can be reduced.
【0089】また、この高濃度PN接合を形成するため
に、メモリセルトランジスタのしきい値電圧を高くする
ためのイオン注入工程と同一工程を用いて高濃度P型領
域(P型)領域を形成しているため、製造工程数を何ら
増加させることなく、接合ブレークダウン電圧が低減さ
れた保護素子を実現することができる。In order to form this high-concentration PN junction, a high-concentration P-type region (P-type) region is formed by using the same step as the ion implantation step for increasing the threshold voltage of the memory cell transistor. Therefore, it is possible to realize a protection element with reduced junction breakdown voltage without increasing the number of manufacturing steps.
【0090】また、この保護素子をLDD構造と同様の
N+ /N- /P- 構造としているため、接合ブレークダ
ウン時における空乏層に印加されるピーク電界を緩和す
ることができ、PN接合の破壊を防止することができ
る。[0090] Further, this protection device similar to the LDD structure N + / N - / P - because of the structure, it is possible to relax the peak electric field applied to the depletion layer at the time of junction breakdown, the PN junction Destruction can be prevented.
【0091】[実施の形態2]図17(A)は、この発
明の実施の形態2に従う半導体装置の要部の構成を示す
図である。図17(A)においては、半導体装置とし
て、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ(SR
AM)に含まれるメモリセルの構成が示される。図17
(A)において、SRAMセルは、情報を記憶するスト
レージノードSN1と接地ノードVssの間に接続され
かつそのゲートがストレージノードSN2に接続される
nチャネルMOSトランジスタQ1と、ストレージノー
ドSN2と接地ノードVssの間に接続されかつそのゲ
ートがストレージノードSN1に接続されるnチャネル
MOSトランジスタQ2と、電源電圧Vccを供給する
電源ノードとストレージノードSN1およびSN2それ
ぞれの間に接続される高抵抗の抵抗素子R1およびR2
と、ワード線WL上の信号電位に応答して導通し、スト
レージノードSN1およびSN2をそれぞれビット線B
LおよびZBLへ接続するnチャネルMOSトランジス
タQ3およびQ4を含む。[Second Embodiment] FIG. 17A shows a structure of a main portion of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 17A, a static random access memory (SR
AM) shows a configuration of a memory cell included in the memory cell. FIG.
In (A), the SRAM cell includes an n-channel MOS transistor Q1 connected between a storage node SN1 for storing information and a ground node Vss and a gate connected to the storage node SN2, a storage node SN2 and a ground node Vss. And a high resistance element R1 connected between a power supply node supplying power supply voltage Vcc and storage nodes SN1 and SN2, respectively, and an n-channel MOS transistor Q2 having a gate connected to storage node SN1. And R2
In response to a signal potential on word line WL, and connects storage nodes SN1 and SN2 to bit line B, respectively.
Includes n-channel MOS transistors Q3 and Q4 connected to L and ZBL.
【0092】SRAMセルにおいては、MOSトランジ
スタQ1およびQ2で構成されるフリップフロップによ
り、ストレージノードSN1およびSN2にデータが記
憶される。ストレージノードSN1にHレベルのデータ
が記憶されている場合、MOSトランジスタQ2がオン
状態となり、ストレージノードSN2が接地電位レベル
へとプルダウンされ、MOSトランジスタQ1がオフ状
態となる。ストレージノードSN1は、抵抗素子R1を
介して電源電圧Vccレベルにプルアップされる。一
方、ストレージノードSN2は、MOSトランジスタQ
2により接地電圧レベルにプルダウンされる。この状態
において、電源ノードから接地ノードへ抵抗素子R2お
よびMOSトランジスタQ2を介して大きな電流が流れ
るのを防止するために、抵抗素子R2は、その抵抗値が
十分大きくされる。一方、MOSトランジスタQ1がオ
フ状態になれば、ストレージノードSN1と接地ノード
とは電気的に分離される。しかしながら、MOSトラン
ジスタQ1においては、テール電流が流れる。Lレベル
データ記憶時は上述の説明と動作が逆になる。このテー
ル電流を防止するために、MOSトランジスタQ1およ
びQ2のしきい値電圧は他の周辺回路のMOSトランジ
スタのしきい値電圧よりも約0.3V程度高くされる。In the SRAM cell, data is stored in storage nodes SN1 and SN2 by a flip-flop including MOS transistors Q1 and Q2. When H-level data is stored in storage node SN1, MOS transistor Q2 is turned on, storage node SN2 is pulled down to the ground potential level, and MOS transistor Q1 is turned off. Storage node SN1 is pulled up to power supply voltage Vcc level via resistance element R1. On the other hand, storage node SN2 is connected to MOS transistor Q
2 is pulled down to the ground voltage level. In this state, in order to prevent a large current from flowing from the power supply node to the ground node via resistance element R2 and MOS transistor Q2, resistance element R2 has a sufficiently large resistance value. On the other hand, when MOS transistor Q1 is turned off, storage node SN1 is electrically separated from the ground node. However, a tail current flows in MOS transistor Q1. When storing L-level data, the operation described above is reversed. To prevent this tail current, the threshold voltages of MOS transistors Q1 and Q2 are set to be about 0.3 V higher than the threshold voltages of MOS transistors of other peripheral circuits.
【0093】このMOSトランジスタQ1およびQ2の
しきい値電圧を周辺回路のMOSトランジスタのそれよ
りも高くするのは、DRAMセルの場合と同様、MOS
トランジスタQ1およびQ2のチャネル領域へのP型不
純物イオンの注入により行なわれる。このチャネル領域
へのP型不純物イオン注入と同時に、先の実施の形態1
と同様、保護回路に含まれる保護素子のNPNラテラル
トランジスタのエミッタ/コレクタ形成領域に対しP型
イオンの注入を行なう。これにより、先の実施の形態1
と同様、SRAMセルにおいても、製造工程を増加させ
ることなく、接合ブレークダウン電圧が低減され、発熱
量の小さな安定な保護回路を実現することができる。The threshold voltage of MOS transistors Q1 and Q2 is set higher than that of the MOS transistor of the peripheral circuit, as in the case of the DRAM cell.
This is performed by implanting P-type impurity ions into the channel regions of transistors Q1 and Q2. Simultaneously with the implantation of the P-type impurity ions into the channel region,
Similarly to the above, P-type ions are implanted into the emitter / collector formation region of the NPN lateral transistor of the protection element included in the protection circuit. Thereby, the first embodiment is performed.
Similarly to the above, in the SRAM cell, the junction breakdown voltage is reduced without increasing the number of manufacturing steps, and a stable protection circuit with small heat generation can be realized.
【0094】なお、図17(A)のSRAMセルの場
合、データの書込/読出は、ワード線WLを選択状態の
Hレベルに立上げ、MOSトランジスタQ3およびQ4
をオン状態としてストレージノードSN1およびSN2
をビット線BLおよびZBLに電気的に接続することに
より行なわれる。データ読出時には、このストレージノ
ードSN1およびSN2の情報に応じた電位差がビット
線BLおよびZBLに生じ、この電位差をセンスアンプ
により増幅する。データ書込時においては、書込データ
がビット線BLおよびZBLを介して与えられ、ストレ
ージノードSN1およびSN2の電位がこの書込データ
に応じた電位レベルに設定される。In the case of the SRAM cell of FIG. 17A, when writing / reading data, word line WL is raised to the H level of the selected state, and MOS transistors Q3 and Q4 are turned on.
Are turned on and storage nodes SN1 and SN2
Is electrically connected to bit lines BL and ZBL. At the time of data reading, a potential difference corresponding to the information of storage nodes SN1 and SN2 occurs on bit lines BL and ZBL, and the potential difference is amplified by a sense amplifier. At the time of data writing, write data is applied via bit lines BL and ZBL, and the potentials of storage nodes SN1 and SN2 are set to potential levels corresponding to the write data.
【0095】[変更例]図17(B)は、この発明の実
施の形態2のSRAMセルの変更例の構成を示す図であ
る。この図17(B)に示すSRAMセルにおいては、
プルアップ抵抗素子として、薄膜トランジスタ(TF
T)で構成されるpチャネルMOSトランジスタQ5お
よびQ6が設けられる。他の構成は、図17(A)に示
すSRAMセルと同じであり、対応する部分には同一の
参照符号を付す。MOSトランジスタQ5は、電源ノー
ドとストレージノードSN1の間に接続されかつそのゲ
ートがストレージノードSN2に接続される。MOSト
ランジスタQ6は、電源ノードとストレージノードSN
2の間に接続されかつそのゲートがストレージノードS
N1に接続される。[Modification] FIG. 17B shows a structure of a modification of the SRAM cell according to the second embodiment of the present invention. In the SRAM cell shown in FIG.
As a pull-up resistance element, a thin film transistor (TF
T), p-channel MOS transistors Q5 and Q6 are provided. The other structure is the same as that of the SRAM cell shown in FIG. 17A, and corresponding portions are denoted by the same reference characters. MOS transistor Q5 is connected between the power supply node and storage node SN1, and has its gate connected to storage node SN2. MOS transistor Q6 is connected between the power supply node and storage node SN.
2 and its gate is connected to the storage node S
Connected to N1.
【0096】MOSトランジスタQ5およびQ6とし
て、薄膜トランジスタを利用することにより、メモリセ
ルトランジスタ上層にトランジスタQ5,Q6を配置で
き小占有面積の負荷素子を実現することができる。MO
SトランジスタQ5およびQ6は、そのゲートがHレベ
ルとなると、オフ状態とされ、通常の抵抗素子に比べて
十分高い抵抗値を与える。これにより、リーク電流を抑
制することができる。しかしながら、MOSトランジス
タQ1およびQ2において、オフ状態のMOSトランジ
スタに対しては、オン状態のMOSトランジスタQ5ま
たはQ6を介して電流が供給される。したがってこの構
成においても、オフ状態のMOSトランジスタQ1また
はQ2のテール電流を低減するために、そのしきい値電
圧は大きくされる。このしきい値電圧を高くするために
は、図17(A)に示す構成と同様、そのチャネル領域
に、P型不純物イオンが注入される。したがってこの図
17(B)に示す薄膜トランジスタを負荷素子として利
用する構成においても、メモリセルトランジスタのQ1
およびQ2のしきい値電圧を高くするために、P型イオ
ン注入工程が必要とされる。このP型イオン注入工程と
同一工程で、保護回路に含まれるNPNラテラルトラン
ジスタのエミッタ/コレクタ形成領域に対しP型イオン
注入を行なう。これにより、製造工程を増加させること
なく、NPNラテラルトランジスタの接合ブレークダウ
ン電圧を低下させることができる。製造プロセスは実施
の形態1と実質的に同じである。By using thin film transistors as MOS transistors Q5 and Q6, transistors Q5 and Q6 can be arranged above the memory cell transistors, and a load element with a small occupation area can be realized. MO
When the gates of S transistors Q5 and Q6 attain an H level, they are turned off, and provide a sufficiently high resistance value as compared with a normal resistance element. Thereby, a leak current can be suppressed. However, in MOS transistors Q1 and Q2, a current is supplied to an off-state MOS transistor via on-state MOS transistor Q5 or Q6. Therefore, also in this configuration, the threshold voltage of MOS transistor Q1 or Q2 in the off state is increased in order to reduce the tail current. In order to increase the threshold voltage, P-type impurity ions are implanted into the channel region as in the structure shown in FIG. Therefore, even in the configuration using the thin film transistor shown in FIG.
In order to raise the threshold voltage of Q2 and Q2, a P-type ion implantation step is required. In the same step as the P-type ion implantation step, P-type ion implantation is performed on the emitter / collector formation region of the NPN lateral transistor included in the protection circuit. As a result, the junction breakdown voltage of the NPN lateral transistor can be reduced without increasing the number of manufacturing steps. The manufacturing process is substantially the same as in the first embodiment.
【0097】以上のように、この発明の実施の形態2に
従えば、SRAMセルのメモリセルトランジスタのしき
い値電圧を高くするためのP型不純物イオン注入工程と
同じ工程で、保護回路のNPNラテラルトランジスタの
エミッタ/コレクタ形成領域に対しP型イオン注入を行
なうように構成しているため、実施の形態1と同様、製
造工程を増加させることなく静電気(サージ電圧;異常
電圧)保護用のトランジスタの接合ブレークダウン電圧
を低下させることができ、応じてこの接合ブレーク電圧
による発熱量を低減することができ、接合リーク電流お
よび接合破壊を防止することができ、信頼性の高い保護
回路を実現することができる。As described above, according to the second embodiment of the present invention, the NPN of the protection circuit is formed in the same step as the P-type impurity ion implantation step for increasing the threshold voltage of the memory cell transistor of the SRAM cell. Since the P-type ion implantation is performed into the emitter / collector formation region of the lateral transistor, a transistor for protecting against static electricity (surge voltage; abnormal voltage) without increasing the number of manufacturing steps as in the first embodiment. The junction breakdown voltage can be reduced, the amount of heat generated by the junction breakdown voltage can be reduced accordingly, junction leakage current and junction destruction can be prevented, and a highly reliable protection circuit can be realized. be able to.
【0098】[実施の形態3]図18は、この発明の実
施の形態3に従う半導体装置の構成要素であるメモリセ
ルの構成を示す図である。図18においては、半導体装
置は、電気的に書換消去可能なメモリセル(フラッシュ
メモリセル)を含む。図18において、フラッシュメモ
リセルは、P型半導体基板250の表面に互いに間をお
いて形成される高濃度N型不純物領域252aおよび2
52bと、不純物領域252aおよび252bの間のチ
ャネル領域253表面上に、絶縁膜を介して形成される
フローティングゲート254と、このフローティングゲ
ート254上に層間絶縁膜を介して形成されるコントロ
ールゲート256を含む。コントロールゲート256
は、ワード線WLに接続される。不純物領域252a
は、ビット線BLに接続され、不純物領域252bはソ
ース線SLに接続される。[Third Embodiment] FIG. 18 shows a structure of a memory cell which is a component of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 18, the semiconductor device includes an electrically erasable and erasable memory cell (flash memory cell). In FIG. 18, the flash memory cell includes high-concentration N-type impurity regions 252a and 252a formed on the surface of P-type semiconductor substrate 250 with a space therebetween.
52b, a floating gate 254 formed on the surface of the channel region 253 between the impurity regions 252a and 252b via an insulating film, and a control gate 256 formed on the floating gate 254 via an interlayer insulating film. Including. Control gate 256
Are connected to a word line WL. Impurity region 252a
Is connected to the bit line BL, and the impurity region 252b is connected to the source line SL.
【0099】フラッシュメモリセルは、フローティング
ゲート254に蓄積される電荷(電子)の量に従って情
報を記憶する。このフローティングゲート254への電
子の注入および引抜き動作は、消去および書込動作と呼
ばれるが、フローティングゲート254に電子が注入さ
れた状態およびフローティングゲート254から電子が
引抜かれた状態のいずれを消去状態と呼び、いずれを書
込状態と呼ぶかは、仕様により決定される。また、この
電子のフローティングゲート254への注入/引抜きの
動作メカニズムもさまざまに存在し、基板250とフロ
ーティングゲート254の間の電子の注入/引抜き、ソ
ース線SLへの不純物領域252bを介してのフローテ
ィングゲート254からの電子の引抜き、およびビット
線BLから不純物領域252aを介してのフローティン
グゲート254への電子の注入などがある。The flash memory cell stores information according to the amount of charge (electrons) stored in the floating gate 254. The operation of injecting and extracting electrons into and from the floating gate 254 is called an erase and write operation. Either a state where electrons are injected into the floating gate 254 or a state where electrons are extracted from the floating gate 254 is defined as an erased state. Which is called, and which is called a write state, is determined by specifications. There are various operation mechanisms for injecting / extracting electrons into / from the floating gate 254, and injecting / extracting electrons between the substrate 250 and the floating gate 254, and floating the source line SL via the impurity region 252b. There are extraction of electrons from the gate 254 and injection of electrons from the bit line BL to the floating gate 254 through the impurity region 252a.
【0100】今、図19に示すように、フローティング
ゲート254に電子が注入された状態を情報“0”格納
状態に対応させる。この状態においては、フローティン
グゲート254に電子が数多く存在するため、そのしき
い値電圧は、Vth2と高い方にシフトする。一方、こ
のフローティングゲート254から電子が引抜かれた状
態を情報“1”に対応付けると、この状態においては、
フローティングゲート254に存在する電子の量は少な
く、そのしきい値電圧はVth1と低い方にシフトす
る。フラッシュメモリセルの情報の読出は、対応のワー
ド線にしきい値電圧Vth1およびVth2の間の読出
電圧を与えることにより行なう。情報“0”が格納され
ている場合には、フラッシュメモリセルはオフ状態であ
り、ビット線BLからこのフラッシュメモリセルを介し
てソース線SLへは電流が流れない。一方、情報“1”
を格納する場合には、読出電圧が与えられると、このフ
ラッシュメモリセルはオン状態となり、ビット線BLか
らソース線SLへ電流が流れる。このビット線BLにお
ける電流の有無を検知することにより、情報の読出を行
なう。Now, as shown in FIG. 19, the state where electrons are injected into floating gate 254 is made to correspond to the state where information "0" is stored. In this state, since a large number of electrons are present in the floating gate 254, the threshold voltage shifts to a higher value of Vth2. On the other hand, when the state where electrons are extracted from the floating gate 254 is associated with information “1”, in this state,
The amount of electrons existing in the floating gate 254 is small, and its threshold voltage shifts to Vth1, which is lower. Reading of information from a flash memory cell is performed by applying a read voltage between threshold voltages Vth1 and Vth2 to a corresponding word line. When the information “0” is stored, the flash memory cell is in the off state, and no current flows from the bit line BL to the source line SL via the flash memory cell. On the other hand, information "1"
When a read voltage is applied, the flash memory cell is turned on, and a current flows from bit line BL to source line SL. Information is read out by detecting the presence or absence of a current in the bit line BL.
【0101】今、図19に示すように、ワード線WL1
およびWL2にそれぞれメモリセルM1およびM2が接
続され、これらのメモリセルM1およびM2がビット線
BLおよびSLの間に接続される状態を考える。この場
合、メモリセルM2が、図19の破線で示すようなドレ
イン電流特性を備えるとする。すなわち、しきい値電圧
が極めて低い状態を考える。ワード線WL1が選択され
ると、その電圧レベルがHレベルに上昇し、一方、ワー
ド線WL2は非選択状態であり、その電圧レベルは
“L”である。メモリセルM1が、情報“0”を格納し
ている場合、このメモリセルM1を介してビット線BL
からソース線SLへは電流は流れない。一方、メモリセ
ルM2のしきい値電圧は十分低いため、非選択状態のワ
ード線WL2にかかわらず、このメモリセルM2を介し
てリーク電流が流れる。したがってビット線BLにこの
リーク電流により電流が流れ、メモリセルM1の記憶す
るデータ“0”が誤って“1”として読出される。この
ようなリーク電流を防止するために、情報“1”を格納
するフラッシュメモリセルのしきい値電圧は、できるだ
け高い値に設定される(いわゆる「過消去」を防止する
ため)。この条件を満たすために、フローティングゲー
ト254への電荷(電子)の注入/引抜きを行なう前に
おいて、チャネル領域253(図18参照)にP型不純
物イオンを注入し、フラッシュメモリセルトランジスタ
の初期しきい値電圧を、周辺回路のMOSトランジスタ
のしきい値電圧よりも高くする。これにより、情報
“1”を格納するメモリセルのしきい値電圧が低くなり
すぎるのを防止し、またいわゆる「過消去」の異常が生
じるのを抑制する。Now, as shown in FIG. 19, word line WL1
And WL2 are connected to memory cells M1 and M2, respectively, and these memory cells M1 and M2 are connected between bit lines BL and SL. In this case, it is assumed that the memory cell M2 has a drain current characteristic as shown by a broken line in FIG. That is, consider a state where the threshold voltage is extremely low. When word line WL1 is selected, its voltage level rises to H level, while word line WL2 is in a non-selected state and its voltage level is "L". When the memory cell M1 stores information "0", the bit line BL is connected via the memory cell M1.
No current flows from the source line SL to the source line SL. On the other hand, since the threshold voltage of the memory cell M2 is sufficiently low, a leak current flows through the memory cell M2 regardless of the unselected word line WL2. Therefore, a current flows through bit line BL due to this leak current, and data "0" stored in memory cell M1 is erroneously read as "1". In order to prevent such a leak current, the threshold voltage of the flash memory cell storing the information "1" is set to a value as high as possible (to prevent so-called "over-erase"). In order to satisfy this condition, P-type impurity ions are implanted into the channel region 253 (see FIG. 18) before injecting / extracting charges (electrons) to / from the floating gate 254, and the initial threshold of the flash memory cell transistor is increased. The value voltage is set higher than the threshold voltage of the MOS transistor of the peripheral circuit. As a result, the threshold voltage of the memory cell storing the information “1” is prevented from becoming too low, and the occurrence of a so-called “over-erase” abnormality is suppressed.
【0102】したがって、フラッシュメモリにおいて
も、周辺回路のMOSトランジスタのしきい値電圧より
もフラッシュメモリセルの初期しきい値電圧を高くする
ためのP型不純物イオン注入工程と同時に、保護回路の
NPNラテラルトランジスタのエミッタ/コレクタ領域
へのP型イオン注入を同時に行なうことにより、保護回
路のNPNラテラルトランジスタの接合ブレークダウン
電圧の低下を何ら製造工程を増加させることなく実現す
ることができる。製造プロセスは、フラッシュメモリセ
ルトランジスタが積層ゲート構造となるのを除いて、実
質的に実施の形態1と同じである。Therefore, also in the flash memory, at the same time as the P-type impurity ion implantation step for making the initial threshold voltage of the flash memory cell higher than the threshold voltage of the MOS transistor of the peripheral circuit, the NPN lateral of the protection circuit is By simultaneously implanting P-type ions into the emitter / collector regions of the transistor, a reduction in the junction breakdown voltage of the NPN lateral transistor of the protection circuit can be realized without increasing the number of manufacturing steps. The manufacturing process is substantially the same as that of the first embodiment except that the flash memory cell transistor has a stacked gate structure.
【0103】また、フラッシュメモリセルの構成におい
て、書込時のドレイン高電界によるディスターバンスを
防止するための構造として、SSW−DSA(シンメト
リカリーサイドウォール−ディフュージョン・セルフ・
アライメント)構造と呼ばれる素子構造がある。この構
成においては、ソース領域およびドレイン領域両者が、
LDD構造とされる。したがって、このフラッシュメモ
リセルのLDD構造と同様、NPNラテラルトランジス
タのN型不純物領域もLDD構造とすることができる。
また、このSSW−DSA構造においては、ドレイン/
ソースの高電界を抑制するために、ソースおよびドレイ
ン領域を覆うようにP+ 領域(Pポケット)領域が形成
される。したがって、このPポケット領域形成工程を、
NPNラテラルトランジスタのエミッタ/コレクタ領域
のPウェル形成工程と同じ工程とすることもできる。In the structure of the flash memory cell, as a structure for preventing disturbance due to a high electric field at the time of writing, an SSW-DSA (Symmetrical Sidewall-Diffusion Self
There is an element structure called an alignment) structure. In this configuration, both the source region and the drain region
It has an LDD structure. Therefore, like the LDD structure of the flash memory cell, the N-type impurity region of the NPN lateral transistor can also have the LDD structure.
In this SSW-DSA structure, the drain /
In order to suppress a high electric field of the source, a P + region (P pocket) region is formed so as to cover the source and drain regions. Therefore, this P pocket region forming step
The same step as the step of forming the P well of the emitter / collector region of the NPN lateral transistor can be employed.
【0104】以上のように、この発明の実施の形態3に
従えば、フラッシュメモリセルを有する半導体装置にお
いても、このフラッシュメモリセルトランジスタのチャ
ネル領域へのしきい値電圧調整のための不純物注入工程
と同じ工程で、静電気保護のためのNPNラテラルトラ
ンジスタの接合部へのイオン注入を行なっているため、
接合ブレークダウンを低くすることができ、応じてこの
NPNラテラルトランジスタの接合部における発熱量を
低減することができ、信頼性の高い保護回路を実現する
ことができる。As described above, according to the third embodiment of the present invention, even in a semiconductor device having a flash memory cell, an impurity implantation step for adjusting a threshold voltage to a channel region of the flash memory cell transistor is performed. In the same process as that described above, ions are implanted into the junction of the NPN lateral transistor for electrostatic protection.
Junction breakdown can be reduced, the amount of heat generated at the junction of the NPN lateral transistor can be reduced accordingly, and a highly reliable protection circuit can be realized.
【0105】[実施の形態4]図21(A)は、この発
明の実施の形態4に従う半導体装置の保護素子の断面構
造を概略的に示す図である。図21(A)において、静
電気などの異常電圧に対する内部回路を保護するための
保護素子は、低濃度P型(P--)半導体基板300表面
に形成された、この基板300よりも高濃度のP型(P
- )型ウェル310表面に形成される。このPウェル3
10は、フィールド酸化膜316により、その領域が画
定される。保護素子は、Pウェル310表面に形成さ
れ、このPウェル310よりも不純物濃度の高いP型不
純物領域320と、このP型不純物領域320に取囲ま
れるように形成される低濃度N型(N- )型不純物領域
320と、このN型不純物領域320表面に形成される
高濃度N型不純物領域324を含む。[Fourth Embodiment] FIG. 21A schematically shows a sectional structure of a protection element of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 21A, a protection element for protecting an internal circuit against an abnormal voltage such as static electricity is formed on the surface of a low-concentration P-type (P − ) semiconductor substrate 300 and has a higher concentration than the substrate 300. P type (P
- ) Formed on the surface of the mold well 310. This P-well 3
The area 10 is defined by the field oxide film 316. The protection element is formed on the surface of P well 310, and has a P type impurity region 320 having a higher impurity concentration than P well 310 and a low concentration N type (N type) formed to be surrounded by P type impurity region 320. - ) - Type impurity region 320 and a high-concentration N-type impurity region 324 formed on the surface of the N-type impurity region 320.
【0106】P型不純物領域320は、実施の形態1と
同様、メモリセルトランジスタのしきい値電圧調整のた
めのチャネルドープと同じ工程で形成される。N- 型不
純物領域322およびN+ 型不純物領域324は、それ
ぞれメモリセルトランジスタのソース/ドレイン領域形
成時におけるリンおよび砒素それぞれの導入工程と同一
工程で形成される。このP型不純物領域320を形成す
ることにより、図12に示すように、P型不純物領域3
20が設けられていない構成に比べて、PN接合深さが
浅くなる(図12の曲線S3と曲線S2の交点および曲
線S3と曲線S1の交点を参照)。したがって、このP
N接合ブレークダウン時においては、Pウェル310の
表面領域に沿って電流が流れ、基板300方向へ流れる
電流量を低減することができる。P-type impurity region 320 is formed in the same step as channel doping for adjusting the threshold voltage of the memory cell transistor, as in the first embodiment. N − -type impurity region 322 and N + -type impurity region 324 are formed in the same step as the step of introducing phosphorus and arsenic, respectively, when forming the source / drain regions of the memory cell transistor. By forming this P-type impurity region 320, as shown in FIG.
The PN junction depth becomes shallower than the configuration in which 20 is not provided (see the intersection of the curves S3 and S2 and the intersection of the curves S3 and S1 in FIG. 12). Therefore, this P
At the time of N-junction breakdown, current flows along the surface region of P well 310, and the amount of current flowing in the direction of substrate 300 can be reduced.
【0107】保護素子は、さらに、Pウェル310に、
P型不純物領域320とフィールド酸化膜317を介し
て分離されて形成される高濃度P型不純物領域330を
含む。この高濃度P型不純物領域330は、周辺回路の
pチャネルMOSトランジスタのソース/ドレイン領域
形成のためのボロンイオン注入工程と同一工程で形成さ
れる。不純物領域324が外部端子1に電気的に接続さ
れ、不純物領域330が、配線319を介して接地電位
を受けるように接続される。The protection device further includes a P well 310
It includes a high-concentration P-type impurity region 330 formed separately from the P-type impurity region 320 via a field oxide film 317. This high-concentration P-type impurity region 330 is formed in the same step as the boron ion implantation step for forming the source / drain regions of the p-channel MOS transistor of the peripheral circuit. Impurity region 324 is electrically connected to external terminal 1, and impurity region 330 is connected via wiring 319 so as to receive a ground potential.
【0108】この図21(A)に示す保護素子の電気的
等価回路を、図21(B)に示す。図21(B)に示す
ように、この保護素子は、外部端子1に接続されるカソ
ードと、接地電位を受けるように接続されるアノードと
を有するダイオード335と等価である。FIG. 21B shows an electrical equivalent circuit of the protection element shown in FIG. As shown in FIG. 21B, this protection element is equivalent to a diode 335 having a cathode connected to external terminal 1 and an anode connected to receive a ground potential.
【0109】外部端子1に静電気が印加されると、その
不純物領域324とPウェル310の間に形成されるP
N接合に高電圧が印加されて接合ブレークダウンが生じ
る。このとき、先の実施の形態1と同様、このPN接合
は、そのP型不純物領域の不純物濃度が従来よりも高く
されており、接合ブレークダウン電圧は従来よりも低く
なる。この接合ブレークダウンによりPウェル310に
生じた電流は、その浅い接合のため、ほぼPウェル31
0の表面領域を通って、P型不純物領域330へ流れ込
み、配線319を介して接地電位レベルへと放電され
る。これにより、静電気が吸収される。負の静電気印加
時はPN接合が順方向にバイアスされ、PNダイオード
が導通して静電気を吸収する。When static electricity is applied to external terminal 1, P formed between impurity region 324 and P well 310 is removed.
A high voltage is applied to the N junction, causing junction breakdown. At this time, as in the first embodiment, in the PN junction, the impurity concentration of the P-type impurity region is higher than in the conventional case, and the junction breakdown voltage is lower than in the conventional case. The current generated in the P-well 310 due to this junction breakdown is almost equal to the P-well 31 due to the shallow junction.
Through the zero surface region, it flows into the P-type impurity region 330, and is discharged to the ground potential level via the wiring 319. Thereby, static electricity is absorbed. When negative static electricity is applied, the PN junction is biased in the forward direction, and the PN diode conducts and absorbs static electricity.
【0110】この図21(A)に示すように、PNダイ
オードを保護素子として用いても、実施の形態1と同様
の効果を得ることができる。特にこのPN接合を、N+
/N - /P構造とすることにより、接合ブレークダウン
電圧を低減することができ、接合ブレークダウン発生時
における発熱量を低減することができる。As shown in FIG. 21A, the PN die
Even if an ode is used as a protection element, it is the same as in the first embodiment.
The effect of can be obtained. In particular, this PN junction is+
/ N -/ P structure enables junction breakdown
Voltage can be reduced and junction breakdown occurs
Can be reduced.
【0111】[実施の形態5]図22(A)は、この発
明の実施の形態5に従う半導体装置の保護素子の断面構
造を概略的に示す図である。図22(A)において、保
護素子は、低不純物濃度のP型(P--)半導体基板35
0表面に形成されかつこの基板350より不純物濃度の
高いP型(P- )ウェル352表面に形成される。保護
素子は、このPウェル352表面に形成されるウェル3
52よりも高不純物濃度のP型不純物領域354aと、
P型不純物領域354a上に互いに間を置いて形成され
る低不純物濃度のN型(N- )不純物領域356aおよ
び356bと、N- 型不純物領域356aおよび356
b上に形成される高濃度N型(N+ )不純物領域358
aおよび358bと、不純物領域354aおよび354
bの間のチャネル領域359表面上に図示しないゲート
絶縁膜を介して形成されるゲート電極層360を含む。[Fifth Embodiment] FIG. 22A schematically shows a sectional structure of a protection element of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 22A, a protection element is a P-type (P − ) semiconductor substrate 35 having a low impurity concentration.
The substrate 350 is formed on the surface of a P-type (P − ) well 352 having an impurity concentration higher than that of the substrate 350. The protection element is a well 3 formed on the surface of the P well 352.
A P-type impurity region 354a having an impurity concentration higher than 52;
Low-impurity-concentration N-type (N − ) impurity regions 356a and 356b formed on P-type impurity region 354a with a space therebetween, and N − -type impurity regions 356a and 356
high-concentration N-type (N + ) impurity region 358 formed on
a and 358b and impurity regions 354a and 354
and a gate electrode layer 360 formed on the surface of the channel region 359 between the gate electrodes b through a gate insulating film (not shown).
【0112】P型不純物領域354aは、先の実施の形
態1〜4と同様、メモリセルトランジスタのしきい値調
整のためのP型不純物イオン注入と同一工程で形成され
る。ゲート電極層360は、メモリセルトランジスタの
ゲート電極構造製造工程と同一工程で形成される。N-
型不純物領域356aおよび356bならびにN+ 型不
純物領域358aおよび358bは、それぞれメモリセ
ルトランジスタおよび周辺回路のnチャネルMOSトラ
ンジスタのソース/ドレイン形成領域と同一製造工程で
形成される。The P-type impurity region 354a is formed in the same step as the P-type impurity ion implantation for adjusting the threshold value of the memory cell transistor, as in the first to fourth embodiments. The gate electrode layer 360 is formed in the same step as the step of manufacturing the gate electrode structure of the memory cell transistor. N -
Type impurity regions 356a and 356b and N + type impurity regions 358a and 358b are formed in the same manufacturing process as the source / drain formation regions of the memory cell transistor and the n-channel MOS transistor of the peripheral circuit, respectively.
【0113】不純物領域358aは、接地電圧Vssを
受けるように電気的に接続され、不純物領域358b
は、外部端子1に電気的に接続される。ゲート電極層3
60は、ゲート電極ノード361に電気的に接続され
る。このゲート電極ノード361は、後にその接続関係
については説明するが、用いられる用途に応じて、所定
の電圧(電源電圧または接地電圧)または内部入力信号
を受けるように接続される。Impurity region 358a is electrically connected to receive ground voltage Vss, and
Are electrically connected to the external terminal 1. Gate electrode layer 3
60 is electrically connected to gate electrode node 361. Gate electrode node 361 is connected to receive a predetermined voltage (power supply voltage or ground voltage) or an internal input signal depending on the application to be used, although the connection relationship will be described later.
【0114】図22(A)に示す保護素子は、実質的に
MOSトランジスタである。パンチスルーが生じないよ
うに(空乏層が不純物領域354aおよび354b間に
連続的に形成されないように)、ゲート電極層360の
チャネル方向の長さが比較的長くされる。このMOSト
ランジスタの構成において、図に破線○印で示すよう
に、不純物領域358aをエミッタ領域とし、不純物領
域358bをコレクタ領域とし、P- ウェル352(お
よびP--基板350)をベースとする寄生バイポーラト
ランジスタ(NPNラテラルトランジスタ)が形成され
る。The protection element shown in FIG. 22A is substantially a MOS transistor. The length of the gate electrode layer 360 in the channel direction is relatively long so that punch-through does not occur (so that a depletion layer is not continuously formed between the impurity regions 354a and 354b). In the configuration of this MOS transistor, as shown by a broken circle in the figure, a parasitic region having impurity region 358a as an emitter region, impurity region 358b as a collector region, and P − well 352 (and P − substrate 350) as a base. A bipolar transistor (NPN lateral transistor) is formed.
【0115】この図22(A)に示す保護素子の電気的
等価回路を図22(B)に示す。図22(B)に示すよ
うに、保護素子365は、その一方導通端子が外部端子
1に接続され、他方導通端子が、接地電圧Vssを受け
るように接続される。ゲート電極ノードは、用途に応じ
てその接続先が異なる。この場合、破線で示すように、
MOSトランジスタの一方および他方導通端子をそれぞ
れコレクタおよびエミッタとし、基板領域をベースとす
る寄生NPNバイポーラトランジスタが形成される。本
実施の形態5においては、この寄生バイポーラトランジ
スタを静電気などのサージ電圧印加時に導通状態とし
て、静電気などの異常電圧を放電する。すなわち、外部
端子1において、静電気などの異常電圧が発生した場
合、このN+ 不純物領域358bとP- ウェル352の
間のPN接合にブレークダウンが生じ、この空乏層にお
けるアバランシェ電流がP- ウェル352およびP--基
板350へ流れる。P- ウェル352における基板抵抗
により、このP- ウェル352の電位が上昇し、エミッ
タ/ベース間が順方向バイアスされ、寄生NPNバイポ
ーラトランジスタが導通し、外部端子1に与えられた静
電気を不純物領域358を介して接地電圧Vssレベル
へ放電する。この図22(A)および(B)に示す構成
においても、PN接合は、N+ /N- /P/P- 構造を
有しており、空乏層幅の広がりが抑制されており、比較
的低い電圧で接合ブレークダウンが生じ、ブレークダウ
ン電圧による発熱量を低減することができる。負の静電
気の場合、ウェル352と不純物領域358bが順方向
にバイアスされ、領域358bをエミッタとして寄生バ
イポーラトランジスタが導通する。FIG. 22B shows an electrical equivalent circuit of the protection element shown in FIG. As shown in FIG. 22B, protection element 365 has one conduction terminal connected to external terminal 1 and the other conduction terminal connected to receive ground voltage Vss. The connection destination of the gate electrode node differs depending on the application. In this case, as shown by the broken line,
A parasitic NPN bipolar transistor based on the substrate region is formed using one and the other conduction terminals of the MOS transistor as a collector and an emitter, respectively. In the fifth embodiment, the parasitic bipolar transistor is turned on when a surge voltage such as static electricity is applied, and an abnormal voltage such as static electricity is discharged. That is, when an abnormal voltage such as static electricity is generated at external terminal 1, breakdown occurs at the PN junction between N + impurity region 358b and P - well 352, and the avalanche current in the depletion layer is reduced to P - well 352. And P -- flow to the substrate 350. P - The substrate resistance in the well 352, the P - potential of the well 352 increases, the emitter / base is forward biased, the parasitic NPN bipolar transistor is rendered conductive, static electricity impurity regions 358 provided on the external terminal 1 To the level of the ground voltage Vss. Also in the configuration shown in FIGS. 22A and 22B, the PN junction has an N + / N − / P / P − structure, the expansion of the depletion layer width is suppressed, and the structure is relatively high. Junction breakdown occurs at a low voltage, and the amount of heat generated by the breakdown voltage can be reduced. In the case of negative static electricity, the well 352 and the impurity region 358b are biased in the forward direction, and the parasitic bipolar transistor conducts using the region 358b as an emitter.
【0116】この図22(A)に示すMOSトランジス
タを保護素子として用いる構成の場合、チャネル領域3
59に対するイオン注入がある場合とない場合とが存在
する。In the case of using the MOS transistor shown in FIG. 22A as a protection element, channel region 3
There are cases where there is ion implantation for 59 and cases where it is not.
【0117】すなわち、図23(A)に示すように、保
護素子において、ゲート電極層360下のチャネル領域
には、P型不純物イオンの注入は行なわれない。N型不
純物領域356aおよび356bならびに358aおよ
び358bを囲むように、P型不純物領域354aおよ
び354bが形成される。このゲート電極層360を介
してのチャネルドープ防止のためには、P型不純物イオ
ン注入時、ゲート電極層360に、レジスト膜などのイ
オン注入を禁止するストッパ材料が設けられていればよ
い。この図23(A)に示す保護素子の構成の場合、ゲ
ート電極層360下のチャネル領域には、P型不純物イ
オンの注入は行なわれていないため、したがって、この
保護素子を構成するMOSトランジスタのしきい値電圧
は、周辺回路のnチャネルMOSトランジスタのしきい
値電圧と同じとなり、低いしきい値電圧を有する。That is, as shown in FIG. 23A, in the protection element, P-type impurity ions are not implanted into the channel region below gate electrode layer 360. P-type impurity regions 354a and 354b are formed to surround N-type impurity regions 356a and 356b and 358a and 358b. In order to prevent channel doping via the gate electrode layer 360, a stopper material such as a resist film that inhibits ion implantation may be provided in the gate electrode layer 360 during P-type impurity ion implantation. In the structure of the protection element shown in FIG. 23A, no P-type impurity ions are implanted into the channel region below gate electrode layer 360. The threshold voltage is the same as the threshold voltage of the n-channel MOS transistor of the peripheral circuit, and has a low threshold voltage.
【0118】一方、図23(B)に示す保護素子におい
ては、P型不純物イオンの注入が、ゲート電極層360
下のチャネル領域359に対しても行なわれる。したが
ってこの図23(B)に示す構成においては、不純物領
域354aおよび354bが、チャネル領域359表面
に注入された不純物イオンにより連結されることにな
る。この図23(B)に示すP型不純物イオン注入は、
メモリセルトランジスタのチャネルドープと同様、ゲー
ト電極層359に対して自己整合的に行なわれればよ
く、チャネル領域359に対しても、そのときに、P型
不純物イオンの注入が行なわれる。この図23(B)に
示す構成の保護素子では、したがって、メモリセルトラ
ンジスタと同様、そのしきい値電圧Vthが高くなる。On the other hand, in the protection element shown in FIG. 23B, P-type impurity ions are implanted into gate electrode layer 360.
This is also performed for the lower channel region 359. Therefore, in the structure shown in FIG. 23B, impurity regions 354a and 354b are connected by impurity ions implanted into the surface of channel region 359. The P-type impurity ion implantation shown in FIG.
Similar to the channel doping of the memory cell transistor, it may be performed in a self-aligned manner with respect to gate electrode layer 359, and P-type impurity ions are also implanted into channel region 359 at that time. In the protection element having the structure shown in FIG. 23B, therefore, the threshold voltage Vth is increased, similarly to the memory cell transistor.
【0119】これらのしきい値電圧が周辺回路のMOS
トランジスタおよびメモリセルトランジスタそれぞれと
同じ保護素子は、そのしきい値電圧に応じて適当な場所
に用いられる。このしきい値電圧に応じて用いる部分を
変更する構成については後に詳細に説明する。These threshold voltages correspond to the MOS of the peripheral circuit.
The same protection element as the transistor and the memory cell transistor is used in an appropriate place according to the threshold voltage. The configuration for changing the portion used according to the threshold voltage will be described later in detail.
【0120】この実施の形態5におけるMOSトランジ
スタを保護素子として利用する構成においては、比較的
チャネル長さは長くされており、パンチスルーが生じる
よりも先に接合ブレークダウンが生じ、寄生NPNラテ
ラルトランジスタが先にオン状態となり、静電気などの
サージ電圧(異常電圧)を放電する。In the structure in which the MOS transistor is used as a protection element in the fifth embodiment, the channel length is relatively long, junction breakdown occurs before punch-through occurs, and parasitic NPN lateral transistor occurs. Is turned on first, and discharges surge voltage (abnormal voltage) such as static electricity.
【0121】以上のように、この発明の実施の形態5に
従えば、MOSトランジスタを用い、このMOSトラン
ジスタの寄生ラテラルバイポーラトランジスタを保護素
子として利用することにより、先の実施の形態1ないし
4と同様の効果を得ることができる。この場合において
も、MOSトランジスタのドレインおよびソース電界
は、LDD構造により、緩和され、ゲート絶縁膜の破壊
が防止される。一方、この高濃度のPN接合により、接
合ブレークダウン電圧が低下し、接合ブレークダウン時
における発熱量を低減することができる。As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, a MOS transistor is used, and the parasitic lateral bipolar transistor of the MOS transistor is used as a protection element. Similar effects can be obtained. Also in this case, the drain and source electric fields of the MOS transistor are relaxed by the LDD structure, and the breakdown of the gate insulating film is prevented. On the other hand, this high-concentration PN junction lowers the junction breakdown voltage, and can reduce the amount of heat generated during the junction breakdown.
【0122】[実施の形態6]以下、この発明に従って
形成された保護素子の各適用用途について具体的に説明
する。[Embodiment 6] Each application of the protection element formed according to the present invention will be specifically described below.
【0123】[適用例1]図24は、この発明の保護素
子の第1の適用例を示す図である。図24において、こ
の発明に従うNPNラテラルトランジスタQTが、電源
ノードVccと外部端子1に電気的に接続される配線1
1の間に設けられる。このNPNラテラルトランジスタ
QTは、実施の形態1において説明した、フィールド絶
縁膜でエミッタ/コレクタ領域が分離されるトランジス
タである。したがって、このNPNラテラルトランジス
タQTのベースは、基板領域(Pウェル/P型半導体基
板)400に接続される。この配線11は、抵抗素子6
を介して、内部回路2に含まれるnチャネルMOSトラ
ンジスタ4のゲートに接続される。[Application Example 1] FIG. 24 is a diagram showing a first application example of the protection element of the present invention. Referring to FIG. 24, an NPN lateral transistor QT according to the present invention is connected to a power supply node Vcc and an external terminal 1 by a wiring 1 electrically connected thereto.
1 is provided. This NPN lateral transistor QT is a transistor in which the emitter / collector region is separated by the field insulating film described in the first embodiment. Therefore, the base of NPN lateral transistor QT is connected to substrate region (P well / P type semiconductor substrate) 400. This wiring 11 is connected to the resistance element 6
Is connected to the gate of an n-channel MOS transistor 4 included in the internal circuit 2.
【0124】この内部回路2の内部構成は、先の図1に
示す各バッファ回路それぞれの機能に合わせて決定され
る。抵抗素子6は、図33に示す従来の入力保護回路と
同様、この外部端子1に与えられる静電気などのサージ
電圧(異常電圧)の伝播を遅延し、この異常電圧に対す
る内部回路2に含まれるMOSトランジスタ4の応答を
遅らせる。このように、静電気などの異常電圧が内部回
路2へ伝達される前に、この保護用のNPNラテラルト
ランジスタQTにより放電する。この図24に示す構成
においては、NPNラテラルトランジスタQTは、配線
11を、Vcc+Vfの電圧レベルにまで放電する(正
の静電気の場合)。ここで、Vfは、NPNラテラルト
ランジスタのPN接合の順方向降下電圧である。一方、
負の静電気は−Vfのレベルまで充電される。The internal configuration of internal circuit 2 is determined according to the function of each buffer circuit shown in FIG. Resistive element 6 delays the propagation of a surge voltage (abnormal voltage) such as static electricity applied to external terminal 1 in the same manner as the conventional input protection circuit shown in FIG. The response of the transistor 4 is delayed. As described above, before an abnormal voltage such as static electricity is transmitted to the internal circuit 2, the protection NPN lateral transistor QT discharges. In the configuration shown in FIG. 24, NPN lateral transistor QT discharges wiring 11 to a voltage level of Vcc + Vf (in the case of positive static electricity). Here, Vf is a forward drop voltage of the PN junction of the NPN lateral transistor. on the other hand,
Negative static electricity is charged to the level of -Vf.
【0125】この図24に示す構成に従えば、外部端子
1に与えられた静電気を高速で放電することができる。
このとき、比較的低い接合ブレークダウン電圧で放電が
行なわれるため、確実に、静電気などの異常電圧が、内
部回路2に対し悪影響を及ぼすのを防止することができ
る。According to the configuration shown in FIG. 24, static electricity applied to external terminal 1 can be discharged at a high speed.
At this time, since the discharge is performed at a relatively low junction breakdown voltage, it is possible to reliably prevent an abnormal voltage such as static electricity from adversely affecting the internal circuit 2.
【0126】[適用例2]図25は、この発明に従う保
護素子の第2の適用例を示す図である。図25に示す構
成においては、実施の形態4に従って生成されたPN接
合ダイオードDP1およびDP2が用いられる。PNダ
イオードDP2は、カソードが電源ノードVccに接続
され、アノードが信号配線11に接続される。PNダイ
オードDP1は、そのカソードが配線11に接続され、
そのアノードが接地電圧ノードVssに接続される。[Application Example 2] FIG. 25 is a diagram showing a second application example of the protection element according to the present invention. In the configuration shown in FIG. 25, PN junction diodes DP1 and DP2 generated according to the fourth embodiment are used. The PN diode DP2 has a cathode connected to the power supply node Vcc and an anode connected to the signal line 11. The PN diode DP1 has its cathode connected to the wiring 11,
Its anode is connected to ground voltage node Vss.
【0127】正の異常電圧(静電気)が印加されたとき
には、PNダイオードDP1が、接合ブレークダウンを
生じ、この外部端子1における大きな正の電圧を接地電
圧レベルへ放電する。対照的に、このダイオードDP2
が、ダイオードDP1の放電により小さくされた電圧を
電源ノードVccへ放電する。したがって、この信号配
線11の正の高電圧は、Vcc+Vfレベルにまで放電
される。When a positive abnormal voltage (static electricity) is applied, PN diode DP1 causes a junction breakdown and discharges a large positive voltage at external terminal 1 to the ground voltage level. In contrast, this diode DP2
Discharges the voltage reduced by the discharge of diode DP1 to power supply node Vcc. Therefore, the positive high voltage of signal wiring 11 is discharged to the level of Vcc + Vf.
【0128】負の静電気が印加されたとき、PNダイオ
ードDP2の接合ブレークダウンにより、この負の静電
気が電源ノードへ放電される。次いで、PNダイオード
DP1が、この負の静電気を接地電位Vssレベルへ充
電する。したがって信号配線11の電位は、ダイオード
DP1により、接地電圧Vss−Vfの電圧レベルにま
で放電される。ここで、Vfは、PNダイオードDP
1,DP2のPN接合の順方向降下電圧を示す。When negative static electricity is applied, the negative static electricity is discharged to the power supply node due to the junction breakdown of the PN diode DP2. Next, PN diode DP1 charges the negative static electricity to the level of ground potential Vss. Therefore, the potential of signal wiring 11 is discharged by diode DP1 to the level of ground voltage Vss-Vf. Here, Vf is the PN diode DP
1 shows the forward drop voltage of the PN junction of DP2.
【0129】[適用例3]図26は、この発明の保護素
子の第3の適用例の構成を示す図である。図26におい
ては、信号配線11と接地ノードの間にMOSトランジ
スタQT1が接続され、配線11と電源ノードの間にM
OSトランジスタQT2が接続される。これらのMOS
トランジスタQT1およびQT2は、そのソース/ドレ
イン領域ならびにチャネル領域に対しP型不純物イオン
の注入が行なわれている(図23(B)参照)。[Application Example 3] FIG. 26 is a diagram showing a configuration of a protection element according to a third application example of the present invention. In FIG. 26, a MOS transistor QT1 is connected between signal wiring 11 and a ground node, and an MOS transistor QT1 is connected between wiring 11 and a power supply node.
OS transistor QT2 is connected. These MOS
Transistors QT1 and QT2 have their source / drain regions and channel regions implanted with P-type impurity ions (see FIG. 23B).
【0130】MOSトランジスタQT1およびQT2の
ゲートはそれぞれ抵抗素子RT1およびRT2を介して
接地ノードに接続される。抵抗素子RD1およびRD2
は、外部端子1に静電気が印加されたとき、この静電気
が、MOSトランジスタQT1およびQT2のゲート容
量を介してそのゲートに伝達されるのを遅くする。これ
により、MOSトランジスタQT1およびQT2の静電
気(異常電圧)印加時におけるゲート絶縁膜の破壊を防
止する。The gates of MOS transistors QT1 and QT2 are connected to the ground node via resistance elements RT1 and RT2, respectively. Resistance elements RD1 and RD2
Delays the transmission of the static electricity to the gates of the MOS transistors QT1 and QT2 via the gate capacitance when the static electricity is applied to the external terminal 1. This prevents the gate insulating film from being broken when static electricity (abnormal voltage) is applied to MOS transistors QT1 and QT2.
【0131】この図26に示す配置においては、MOS
トランジスタQT1およびQT2は、寄生バイポーラト
ランジスタのコレクタ端子が信号配線11に接続され
る。外部端子1に正の異常電圧(静電気)が印加される
と、MOSトランジスタQT1およびQT2において接
合ブレークダウンが生じ、異常電圧を放電し、最終的に
MOSトランジスタQT1が接地電位レベル(Vfレベ
ル)にまで放電する。負の静電気(異常電圧)の印加時
においては、MOSトランジスタQT1およびQT2の
基板領域が接地電圧レベルに接続されており、したがっ
て、PN接合が導通し、基板領域から信号配線11へ電
流が流れる。それにより、MOSトランジスタQT2の
基板領域の電位、すなわち寄生バイポーラトランジスタ
のベースに電流が流れ、その寄生バイポーラトランジス
タがオン状態となり、負の異常電圧を、高速で接地電圧
レベル(−Vfレベル)にまで放電する(充電する)。
なお、この図26に示すMOSトランジスタQT1およ
びQT2のチャネル領域へは、P型不純物イオンが注入
されており、そのしきい値電圧が高くされており、通常
動作時におけるリーク電流が抑制されている。In the arrangement shown in FIG. 26, MOS
In the transistors QT1 and QT2, the collector terminals of the parasitic bipolar transistors are connected to the signal wiring 11. When a positive abnormal voltage (static electricity) is applied to the external terminal 1, junction breakdown occurs in the MOS transistors QT1 and QT2, the abnormal voltage is discharged, and the MOS transistor QT1 finally reaches the ground potential level (Vf level). Discharge until. When negative static electricity (abnormal voltage) is applied, the substrate regions of MOS transistors QT1 and QT2 are connected to the ground voltage level, so that the PN junction conducts and current flows from substrate region to signal wiring 11. As a result, a current flows to the potential of the substrate region of MOS transistor QT2, that is, a current flows to the base of the parasitic bipolar transistor, the parasitic bipolar transistor is turned on, and a negative abnormal voltage is rapidly reduced to the ground voltage level (-Vf level). Discharge (charge).
It should be noted that P-type impurity ions are implanted into the channel regions of MOS transistors QT1 and QT2 shown in FIG. 26, the threshold voltage thereof is increased, and the leakage current during normal operation is suppressed. .
【0132】[適用例4]図27は、この発明に従う保
護素子の第4の適用例の構成を示す図である。この図2
7に示す保護素子は、出力回路401からの出力信号を
出力信号配線404を介して受ける外部端子(データ出
力端子)402に対して設けられる。この出力回路40
1は、電源ノードと接地ノードの間に直列に接続される
nチャネルMOSトランジスタOQ2およびOQ3を含
む。これらのMOSトランジスタOQ2およびOQ3の
ゲートへは、それぞれ内部からの信号(内部読出データ
に相当する信号)が与えられる。[Application Example 4] FIG. 27 shows a structure of a fourth application example of the protection element according to the present invention. This figure 2
7 is provided for an external terminal (data output terminal) 402 that receives an output signal from the output circuit 401 via an output signal wiring 404. This output circuit 40
1 includes n-channel MOS transistors OQ2 and OQ3 connected in series between a power supply node and a ground node. Signals from inside (signals corresponding to internal read data) are applied to the gates of MOS transistors OQ2 and OQ3, respectively.
【0133】保護回路は、出力信号配線404と電源ノ
ードの間に設けられるNPNラテラルトランジスタQT
3と、出力信号配線404と接地ノードの間に設けられ
るNPNラテラルトランジスタQT4を含む。NPNラ
テラルトランジスタQT3は、そのエミッタ領域が電源
ノードに接続されてそのコレクタ領域が出力信号配線4
04に接続される。ベース領域は、基板領域400aに
相当する。一方、NPNラテラルトランジスタQT4
は、そのコレクタ領域が出力信号配線404に接続さ
れ、そのエミッタ領域が接地ノードに接続される。ベー
ス領域は基板領域400bに相当する。The protection circuit includes an NPN lateral transistor QT provided between output signal line 404 and a power supply node.
3 and an NPN lateral transistor QT4 provided between the output signal wiring 404 and the ground node. NPN lateral transistor QT3 has an emitter region connected to the power supply node and a collector region connected to output signal line 4.
04. The base region corresponds to the substrate region 400a. On the other hand, the NPN lateral transistor QT4
Has its collector region connected to output signal wiring 404 and its emitter region connected to a ground node. The base region corresponds to the substrate region 400b.
【0134】この図27に示す構成においては、通常動
作時においては、出力信号配線404の電位振幅は、V
ccである(接地電圧Vssを0Vとする)。この状態
において、NPNラテラルトランジスタQT3およびQ
T4において、接合ブレークダウンは生じないため、オ
フ状態を維持する。したがって、出力信号配線404に
現れた信号が外部端子(データ出力端子)402へ伝達
される。In the structure shown in FIG. 27, during normal operation, the potential amplitude of output signal line 404 is V
cc (ground voltage Vss is 0 V). In this state, NPN lateral transistors QT3 and QT3
At T4, the off state is maintained because no junction breakdown occurs. Therefore, a signal appearing on output signal wiring 404 is transmitted to external terminal (data output terminal) 402.
【0135】外部端子402に正の静電気が(異常電
圧)が印加されると、NPNラテラルトランジスタQT
3およびQT4のコレクタ領域において、接合ブレーク
ダウンが生じ、この正の異常電圧(静電気)が放電され
る。最終的に、この正の静電気は、NPNラテラルトラ
ンジスタQT4にしたがって接地電圧Vssレベル(正
確には、Vss+Vfレベル)にまで放電される。When positive static electricity (abnormal voltage) is applied to external terminal 402, NPN lateral transistor QT
Junction breakdown occurs in the collector region of QT3 and QT4, and this positive abnormal voltage (static electricity) is discharged. Finally, the positive static electricity is discharged to the ground voltage Vss level (more precisely, Vss + Vf level) according to the NPN lateral transistor QT4.
【0136】一方、外部端子402に対し、負の静電気
(異常電圧)が印加された場合、NPNラテラルトラン
ジスタQT3およびQT4の基板領域400aおよび4
00bから、コレクタ領域へ電流が流れる。このとき、
基板領域400aおよび400bの電位はこの電流によ
り低下し、コレクタがエミッタとして作用して順方向に
バイアスされ、ラテラルトランジスタQT3,QT4が
オン状態となる。したがって、この状態においては、基
板領域とコレクタ領域の間のPN接合が順方向にバイア
スされて負の静電気(異常電圧)が吸収されかつラテラ
ルトランジスタQT3,QT4により充電される。On the other hand, when negative static electricity (abnormal voltage) is applied to external terminal 402, substrate regions 400a and 400n of NPN lateral transistors QT3 and QT4
From 00b, a current flows to the collector region. At this time,
The potentials of substrate regions 400a and 400b are reduced by this current, the collector acts as an emitter and is forward biased, and lateral transistors QT3 and QT4 are turned on. Therefore, in this state, the PN junction between the substrate region and the collector region is biased in the forward direction to absorb negative static electricity (abnormal voltage) and to be charged by lateral transistors QT3 and QT4.
【0137】[適用例5]図28は、この発明の保護素
子の第5の適用例を示す図である。図28に示す構成に
おいては、出力信号配線404と電源ノードの間に、こ
の発明に従うPNダイオードDP3が接続され、出力信
号配線404と接地ノードの間に、この発明に従うPN
ダイオードDP4が接続される。PNダイオードDP3
は、そのカソードが電源ノードVccに接続され、その
アノードが出力信号配線404に接続される。ダイオー
ドDP4は、そのカソードが出力信号配線404に接続
されかつそのアノードが接地ノードに接続される。これ
らのダイオードDP3およびDP4のカソード領域に、
この発明に従って、メモリセルトランジスタのしきい値
調整と同一製造工程でP型不純物がイオン注入されてい
る。[Application Example 5] FIG. 28 is a diagram showing a fifth application example of the protection element of the present invention. In the configuration shown in FIG. 28, PN diode DP3 according to the present invention is connected between output signal wiring 404 and the power supply node, and PN diode DP3 according to the present invention is connected between output signal wiring 404 and the ground node.
The diode DP4 is connected. PN diode DP3
Has a cathode connected to the power supply node Vcc and an anode connected to the output signal wiring 404. Diode DP4 has its cathode connected to output signal line 404 and its anode connected to the ground node. In the cathode regions of these diodes DP3 and DP4,
According to the present invention, a P-type impurity is ion-implanted in the same manufacturing process as that for adjusting the threshold of the memory cell transistor.
【0138】正の静電気が印加された場合には、ダイオ
ードDP3が導通し、この正の静電気を電源ノードへ放
電するとともに、ダイオードDP4の接合ブレークダウ
ンにより、大きな電流で、この正の静電気(異常電圧)
を接地ノードへ放電する。最終的には、外部端子402
に与えられた正の静電気(異常電圧)は、ダイオードD
P3により、Vf+Vccの電圧レベルにまで放電され
る(Vfは、ダイオードDP3のPN接合の順方向降下
電圧)。一方、負のサージ電圧が印加された場合、ダイ
オードDP4が導通し、接地ノードからこの出力信号線
404へ電流を供給するとともに、ダイオードDP3の
カソード/アノード間の接合ブレークダウンにより、こ
の外部端子402に生じた負の静電気(異常電圧)に対
し電源ノードVccから電流を供給してこの負の静電気
(異常電圧)を吸収する。この負の静電気(異常電圧)
は、ダイオードDP4により、−Vfレベルにまで放電
される。When a positive static electricity is applied, the diode DP3 conducts and discharges the positive static electricity to the power supply node. At the same time, the junction breakdown of the diode DP4 causes a large current to cause the positive static electricity (abnormal). Voltage)
To the ground node. Finally, the external terminal 402
The positive static electricity (abnormal voltage) given to the diode D
P3 discharges the voltage to the voltage level of Vf + Vcc (Vf is the forward voltage drop of the PN junction of the diode DP3). On the other hand, when a negative surge voltage is applied, diode DP4 conducts and supplies current to the output signal line 404 from the ground node, and the external terminal 402 is connected due to the junction breakdown between the cathode and anode of diode DP3. A current is supplied from the power supply node Vcc to the negative static electricity (abnormal voltage) generated in the above, and the negative static electricity (abnormal voltage) is absorbed. This negative static electricity (abnormal voltage)
Is discharged to the -Vf level by the diode DP4.
【0139】通常動作時においては、出力信号配線40
4の信号振幅は、電源電位Vccレベルであり、ダイオ
ードDP3およびDP4はともにオフ状態を維持する
(ダイオードDP4の接合ブレークダウンは生じな
い)。In normal operation, output signal wiring 40
4 is at the level of the power supply potential Vcc, and both diodes DP3 and DP4 maintain the off state (no junction breakdown of diode DP4 occurs).
【0140】[適用例6]図29は、この発明の保護素
子の第6の適用例の構成を示す図である。図29に示す
構成においては、出力回路401の出力段のトランジス
タとして、この発明に従うMOSトランジスタOQT1
およびOQT2が設けられる。MOSトランジスタOQ
T1は、電源ノードと出力信号配線404の間に接続さ
れ、MOSトランジスタOQT2が、出力信号配線40
4と接地ノードの間に接続される。これらのMOSトラ
ンジスタOQT1およびOQT2のゲートへは、それぞ
れ内部からの信号(内部読出データに相当する信号)が
与えられる。これらのMOSトランジスタOQT1およ
びOQT2は、ソースおよびドレイン領域に対してのみ
イオン注入が行なわれており、チャネル領域に対しては
イオン注入が行なわれていない。したがって、MOSト
ランジスタOQT1およびOQT2は、周辺回路の他の
MOSトランジスタと同じしきい値電圧を有する。した
がって、これらのMOSトランジスタOQT1およびO
QT2を出力回路401の出力段に用いても、その低し
きい値電圧により高速で動作する。一方、MOSトラン
ジスタOQT1およびOQT2は、そのソース/ドレイ
ン領域にP型イオンが注入されており、これらのソース
/ドレイン領域と基板領域との間の接合ブレークダウン
電圧は比較的小さくされている。したがって、外部端子
402において静電気が印加された場合、MOSトラン
ジスタOQT1およびOQT2の寄生バイポーラトラン
ジスタが導通し、この静電気を電源ノードまたは接地ノ
ードへ放電する。この場合、MOSトランジスタOQT
1およびOQT2の基板領域は、接地電圧レベルに接続
される。正および負のいずれの静電気(異常電圧)が外
部端子402に印加されても、MOSトランジスタOQ
T1およびOQT2の寄生バイポーラトランジスタが導
通し、その静電気の吸収が行なわれる。[Application Example 6] FIG. 29 is a diagram showing a configuration of a protection element according to a sixth application example of the present invention. In the configuration shown in FIG. 29, as a transistor at the output stage of output circuit 401, MOS transistor OQT1 according to the present invention is provided.
And OQT2. MOS transistor OQ
T1 is connected between the power supply node and the output signal wiring 404, and the MOS transistor OQT2 is connected to the output signal wiring 40.
4 and the ground node. Signals from inside (signals corresponding to internal read data) are applied to the gates of MOS transistors OQT1 and OQT2, respectively. In these MOS transistors OQT1 and OQT2, ions are implanted only in the source and drain regions, but not in the channel region. Therefore, MOS transistors OQT1 and OQT2 have the same threshold voltage as other MOS transistors in the peripheral circuit. Therefore, these MOS transistors OQT1 and OQT1
Even when QT2 is used in the output stage of the output circuit 401, it operates at high speed because of its low threshold voltage. On the other hand, in the MOS transistors OQT1 and OQT2, P-type ions are implanted into the source / drain regions, and the junction breakdown voltage between these source / drain regions and the substrate region is relatively small. Therefore, when static electricity is applied to external terminal 402, the parasitic bipolar transistors of MOS transistors OQT1 and OQT2 conduct, and discharge this static electricity to the power supply node or the ground node. In this case, the MOS transistor OQT
1 and the substrate region of OQT2 are connected to the ground voltage level. Regardless of whether positive or negative static electricity (abnormal voltage) is applied to the external terminal 402, the MOS transistor OQ
The parasitic bipolar transistors of T1 and OQT2 conduct, and the static electricity is absorbed.
【0141】[適用例7]図30は、この発明の保護素
子の第7の適用例の構成を示す図である。図30に示す
構成においては、電源電圧Vccを伝達する電線線41
1と接地電圧Vssを伝達する接地線412の間にNP
NラテラルトランジスタQT5が設けられる。このトラ
ンジスタQT5は、コレクタ領域が電源線411に接続
され、エミッタ領域が接地線412に接続される。ベー
ス領域は、基板領域400により形成される。この図3
0に示す構成においては、電源線411に正の静電気
(異常電圧)が印加されたとき、このNPNラテラルト
ランジスタQT5のコレクタ領域において接合ブレーク
ダウンが生じ、トランジスタQT5が導通し、電源線4
11に生じた正の静電気が高速で接地線412へ放電さ
れる。接地線412上の正の静電気および電源線411
上の負の静電気は基板領域400により吸収される。[Application Example 7] FIG. 30 shows a structure of a protection element according to a seventh application example of the present invention. In the configuration shown in FIG. 30, electric wire 41 transmitting power supply voltage Vcc is provided.
1 and the ground line 412 transmitting the ground voltage Vss.
An N lateral transistor QT5 is provided. The transistor QT5 has a collector region connected to the power supply line 411 and an emitter region connected to the ground line 412. The base region is formed by the substrate region 400. This figure 3
In the configuration shown in FIG. 0, when positive static electricity (abnormal voltage) is applied to power supply line 411, junction breakdown occurs in the collector region of NPN lateral transistor QT5, transistor QT5 conducts, and power supply line 4
11 is discharged to the ground line 412 at a high speed. Positive static electricity on the ground line 412 and the power line 411
The upper negative static electricity is absorbed by the substrate region 400.
【0142】[適用例8]図31は、この発明に従う保
護素子の第8の適用例の構成を示す図である。図31に
示す構成においては、この発明に従うPNダイオードD
P5が電源線411と接地線412の間に接続される。
ダイオードDP5は、カソードが電源線411に接続さ
れ、アノードが接地線412に接続される。カソード領
域に対し、接合ブレークダウン電圧低下のためのP型不
純物イオンが注入されている。この図31に示す構成に
おいても、電源線411に正の静電気(異常電圧)が印
加されたとき、ダイオードDP5のカソード/アノード
間のPN接合にブレークダウンが生じ、この電源線41
1上の正の静電気(異常電圧)が接地線412に放電さ
れる。[Application Example 8] FIG. 31 shows a structure of an eighth application example of the protection element according to the present invention. In the configuration shown in FIG. 31, a PN diode D according to the present invention is provided.
P5 is connected between power supply line 411 and ground line 412.
Diode DP5 has a cathode connected to power supply line 411 and an anode connected to ground line 412. P-type impurity ions for lowering the junction breakdown voltage are implanted into the cathode region. In the configuration shown in FIG. 31 as well, when positive static electricity (abnormal voltage) is applied to power supply line 411, breakdown occurs at the PN junction between the cathode and anode of diode DP5, and power supply line 41
1 is discharged to the ground line 412.
【0143】この図31に示すように電源線411に対
し、保護素子を設けておくことにより、電源線411に
生じた正の静電気を高速で吸収することができ、内部回
路が、この電源線上に生じた静電気(異常電圧)により
破壊されるのを防止することができる。By providing a protective element for power supply line 411 as shown in FIG. 31, positive static electricity generated on power supply line 411 can be absorbed at high speed, and the internal circuit Can be prevented from being destroyed by static electricity (abnormal voltage) generated in the device.
【0144】なお、接地線412に負の静電気(異常電
圧)が印加されたときにおいても、基板領域で吸収され
るが、このダイオードDP5のカソード/アノード間の
逆バイアス電圧が接合ブレークダウン電圧を超えると、
このダイオードDP5において接合ブレークダウンが生
じ、電源線411から接地線412へ電流が流れ、この
負の静電気(異常電圧)が吸収される。Even when negative static electricity (abnormal voltage) is applied to the ground line 412, it is absorbed in the substrate region, but the reverse bias voltage between the cathode and anode of the diode DP5 reduces the junction breakdown voltage. If exceeded,
Junction breakdown occurs in the diode DP5, a current flows from the power supply line 411 to the ground line 412, and this negative static electricity (abnormal voltage) is absorbed.
【0145】[適用例9]図32は、この発明に従う保
護素子の第9の適用例の構成を示す図である。図32に
おいて、この発明に従って形成されたMOSトランジス
タQT6が電源線411と接地線412の間に結合され
る。MOSトランジスタQT6は、その一方導通ノード
が電源線411に接続され、その他方導通ノードが接地
線412に接続される。ゲートは、抵抗素子RTを介し
て接地線412に接続される。この抵抗素子RTは、電
源線411および接地線412における大きなサージ電
圧が印加されたときにおいても、このゲート電極層への
高電界の印加を遅延し、ゲート絶縁膜の破壊を防止す
る。[Application Example 9] FIG. 32 shows a structure of a ninth application example of the protection element according to the present invention. Referring to FIG. 32, a MOS transistor QT6 formed according to the present invention is coupled between power supply line 411 and ground line 412. MOS transistor QT6 has one conduction node connected to power supply line 411 and the other conduction node connected to ground line 412. The gate is connected to the ground line 412 via the resistance element RT. The resistance element RT delays application of a high electric field to the gate electrode layer even when a large surge voltage is applied to the power supply line 411 and the ground line 412, and prevents the gate insulating film from being broken.
【0146】この図32に示す構成において、電源線4
11に正の静電気が印加されたとき、MOSトランジス
タQT6のドレイン(一方導通ノード)において、接合
ブレークダウンが生じ、寄生NPNラテラルトランジス
タが導通し、電源線411から接地線412へ電流が流
れ、高速でこの静電気が吸収される(このとき、また基
板領域に対しても電流が流れる)。一方、接地線412
に負の静電気(異常電圧)が印加されたとき、MOSト
ランジスタQT6のソース領域(一方導通ノード)の電
位が低下しても、基板領域の電位も同様低下するため、
この部分における接合ブレークダウンが生じない。しか
しながら、基板領域の電位が低下すると、電源電圧Vc
cを受ける他方導通ノード(ドレイン電極ノード)と基
板領域の間に接合ブレークダウンが生じ、この電源線4
11から基板領域へ電流が流れ、またこの基板領域から
一方導通ノードへ電流が流れ、従って接地線412の負
の静電気が吸収される(ここで、MOSトランジスタQ
T6の基板領域は、接地線412に接続されている)。In the structure shown in FIG. 32, power supply line 4
When positive static electricity is applied to the MOS transistor 11, a junction breakdown occurs at the drain (one conduction node) of the MOS transistor QT6, the parasitic NPN lateral transistor conducts, current flows from the power supply line 411 to the ground line 412, Then, the static electricity is absorbed (at this time, current also flows to the substrate region). On the other hand, the ground line 412
When negative static electricity (abnormal voltage) is applied to the MOS transistor QT6, even if the potential of the source region (one conduction node) of the MOS transistor QT6 decreases, the potential of the substrate region also decreases.
No junction breakdown occurs at this point. However, when the potential of the substrate region decreases, the power supply voltage Vc
c, a junction breakdown occurs between the other conduction node (drain electrode node) and the substrate region.
A current flows from the substrate region 11 to the substrate region, and a current flows from the substrate region to one conduction node, so that the negative static electricity of the ground line 412 is absorbed (here, the MOS transistor Q
The substrate area of T6 is connected to the ground line 412).
【0147】このときまた抵抗素子RTにより、このM
OSトランジスタQT6のゲート電位低下が遅れていれ
ば、MOSトランジスタQT6のゲート−ソース間が順
方向にバイアスされてMOSトランジスタQT6がオン
し、電源線411から接地線412へ電流が供給され
る。これにより、高速で負の静電気を吸収することがで
きる。At this time, the resistance M
If the decrease in the gate potential of OS transistor QT6 is delayed, the gate-source of MOS transistor QT6 is biased in the forward direction, turning on MOS transistor QT6, and current is supplied from power supply line 411 to ground line 412. Thereby, negative static electricity can be absorbed at high speed.
【0148】なお、上述の実施の形態においては、エミ
ッタ領域とコレクタ領域とがフィールド酸化膜(フィー
ルド絶縁膜)により分離されるNPNラテラルトランジ
スタにおいては、このフィールド絶縁膜上には、ゲート
電極層は設けられていないが、このフィールド絶縁膜上
にゲート電極層が設けられ、NPNラテラルトランジス
タが、いわゆる「フィールドトランジスタ」として利用
されても同様の効果を得ることができる。In the above embodiment, in an NPN lateral transistor in which the emitter region and the collector region are separated by a field oxide film (field insulating film), a gate electrode layer is formed on the field insulating film. Although not provided, a similar effect can be obtained even if a gate electrode layer is provided on this field insulating film and the NPN lateral transistor is used as a so-called "field transistor".
【0149】また、先の実施の形態においては、アルミ
ニウム配線が直接不純物領域に接続されているが、製造
工程中でのアルミアロイスパイクによる問題を解消する
ために、チタンナイドライドTiNまたはチタンタング
ステンTiW,TiN/Ti,TiW/Tiなどのバリ
アメタルがコンタクト孔部の不純物領域上に設けられる
配線構造であっても同様の効果が得られる。In the above embodiment, the aluminum wiring is directly connected to the impurity region. However, in order to eliminate the problem due to aluminum alloy spikes during the manufacturing process, titanium nitride titanium nitride or titanium tungsten TiW is used. A similar effect can be obtained even in a wiring structure in which a barrier metal such as TiN / Ti and TiW / Ti is provided on the impurity region of the contact hole.
【0150】[0150]
【発明の効果】請求項1に係る発明に従えば、外部端子
に印加される異常電圧から内部回路を保護するための保
護装置を、第1の導電型の半導体基板領域と第1の外部
端子に電気的に接続されかつ第2導電型の第1の不純物
領域と、この第1の不純物領域と半導体基板領域との間
に第1の不純物領域を取囲むように形成されかつ半導体
基板領域よりも高い不純物濃度を有する第1導電型の第
2の不純物領域と、この半導体基板領域表面に第1およ
び第2の不純物領域と離れて形成され、第2の外部端子
に電気的に接続される第3の不純物領域とで構成したた
め、この第1の不純物領域と半導体基板領域の間に形成
されるPN接合のブレークダウン電圧を低減することが
でき、この接合ブレークダウン電圧による発熱量を低減
することができ、アルミニウム配線のアルミニウムの不
純物領域への拡散によるアロイスパイクの成長を抑制す
ることができ、接合破壊、接合リークおよびシリコンノ
ジュールの半導体領域への生成などを抑制することがで
き、信頼性の高い保護装置を実現することができる。According to the first aspect of the present invention, a protection device for protecting an internal circuit from an abnormal voltage applied to an external terminal is provided by a first conductive type semiconductor substrate region and a first external terminal. A first impurity region of the second conductivity type, which is electrically connected to the first impurity region; and a first impurity region formed between the first impurity region and the semiconductor substrate region so as to surround the first impurity region. And a second impurity region of a first conductivity type having a high impurity concentration, and formed on the surface of the semiconductor substrate region apart from the first and second impurity regions and electrically connected to a second external terminal. Since the structure includes the third impurity region, the breakdown voltage of the PN junction formed between the first impurity region and the semiconductor substrate region can be reduced, and the amount of heat generated by the junction breakdown voltage is reduced. It is possible, A highly reliable protection device that can suppress the growth of alloy spikes due to the diffusion of aluminum into the impurity region of the aluminum wiring, and can suppress junction breakdown, junction leakage, and generation of silicon nodules in the semiconductor region. Can be realized.
【0151】請求項2に係る発明に従えば、この第1お
よび第2の不純物領域の間に第1の不純物領域の不純物
濃度よりも低い不純物濃度を有する第4の不純物領域を
形成したため、この第1の不純物領域と第2の不純物領
域の間の空乏層に印加される電界を緩和することがで
き、接合ブレークダウン電圧を低減しつつPN接合の破
壊を防止することができる。According to the invention of claim 2, since the fourth impurity region having an impurity concentration lower than the impurity concentration of the first impurity region is formed between the first and second impurity regions, The electric field applied to the depletion layer between the first impurity region and the second impurity region can be reduced, and the breakdown of the PN junction can be prevented while reducing the junction breakdown voltage.
【0152】請求項3に係る発明に従えば、第3の不純
物領域は第2の導電型の不純物領域で構成し、この第3
の不純物領域を取囲むように基板領域よりも不純物濃度
の高い第4の不純物領域をさらに形成したため、この保
護装置を、ラテラルトランジスタまたは寄生バイポーラ
トランジスタを有する構成とし、これらを異常電圧発生
時に導通させることができ、大きな電流増幅率により、
高速でこの異常電圧を吸収することができる。According to the third aspect of the present invention, the third impurity region is constituted by an impurity region of the second conductivity type.
Since the fourth impurity region having an impurity concentration higher than that of the substrate region is further formed to surround the impurity region, the protection device has a configuration including a lateral transistor or a parasitic bipolar transistor, and these devices are turned on when an abnormal voltage is generated. With a large current amplification factor,
This abnormal voltage can be absorbed at high speed.
【0153】請求項4に係る発明に従えば、第3および
第4の不純物領域の間に、この第3の不純物領域よりも
低い不純物濃度を有する第2導電型の第5の不純物領域
を設けたため、この第3の不純物領域においても、空乏
層に印加される電界を緩和することができ、この第3の
不純物領域の異常電圧印加時における接合破壊を防止す
ることができる。According to the fourth aspect of the present invention, a fifth impurity region of the second conductivity type having a lower impurity concentration than the third impurity region is provided between the third and fourth impurity regions. Therefore, also in the third impurity region, the electric field applied to the depletion layer can be reduced, and junction breakdown at the time of applying an abnormal voltage to the third impurity region can be prevented.
【0154】請求項5に係る発明に従えば、第3の不純
物領域を、この半導体基板領域の不純物濃度よりも不純
物濃度の高い第1導電型の不純物領域で構成したため、
PN接合ダイオードで構成される保護装置を実現するこ
とができ、同様、接合ブレークダウン電圧の低い保護装
置を実現することができる。According to the fifth aspect of the present invention, the third impurity region is formed of the first conductivity type impurity region having an impurity concentration higher than that of the semiconductor substrate region.
A protection device including a PN junction diode can be realized, and similarly, a protection device having a low junction breakdown voltage can be realized.
【0155】請求項6に係る発明に従えば、第1および
第3の不純物領域の間に、半導体基板領域表面に厚い絶
縁膜を形成したいるため、この第1および第3の不純物
領域それぞれをコレクタ/エミッタとするラテラルバイ
ポーラトランジスタを形成することができ、このラテラ
ルトバイポーラトランジスタの大きな電流増幅率により
高速で異常電圧を吸収することができる。According to the invention of claim 6, since a thick insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate region between the first and third impurity regions, each of the first and third impurity regions is formed. A lateral bipolar transistor as a collector / emitter can be formed, and an abnormal voltage can be absorbed at a high speed due to a large current amplification factor of the lateral bipolar transistor.
【0156】請求項7に係る発明に従えば、第1および
第3の不純物領域の間の半導体基板領域表面上に絶縁膜
を介してゲート電極層を形成しているため、MOSトラ
ンジスタの寄生バイポーラトランジスタを利用した保護
装置を実現することができる。According to the seventh aspect of the present invention, since the gate electrode layer is formed on the surface of the semiconductor substrate region between the first and third impurity regions via the insulating film, the parasitic bipolar transistor of the MOS transistor is formed. A protection device using a transistor can be realized.
【0157】請求項8に係る発明に従えば、第1および
第2の外部端子の一方は、電源電圧および接地電圧の一
方を受け、他方は入力信号および出力信号の一方を受け
ており、この第1および第2外部端子の他方端子へ外部
から与えられる異常電圧(静電気)を確実に一方の外部
端子により吸収することができる。According to the invention of claim 8, one of the first and second external terminals receives one of a power supply voltage and a ground voltage, and the other receives one of an input signal and an output signal. An abnormal voltage (static electricity) externally applied to the other of the first and second external terminals can be reliably absorbed by one of the external terminals.
【0158】請求項9に係る発明に従えば、第1および
第2の外部端子の一方および他方は電源電圧および接地
電圧を受けており、確実に電源電圧供給線および接地電
圧供給線上に生じた異常電圧を吸収することができ、電
線線または接地線上の異常電圧による内部回路の破壊を
防止することができる。According to the ninth aspect of the present invention, one and the other of the first and second external terminals receive the power supply voltage and the ground voltage, and are reliably generated on the power supply voltage supply line and the ground voltage supply line. Abnormal voltage can be absorbed, and destruction of the internal circuit due to abnormal voltage on the electric wire or the ground line can be prevented.
【0159】請求項10に係る発明に従えば、MOSト
ランジスタのゲート電極層は内部回路からの信号を受
け、第1および第2の外部端子の一方は電源電圧および
接地電圧の一方を受け、さらに他方が信号出力を行なう
外部端子に接続されており、出力回路の出力段と保護装
置とを共用することができ、装置占有面積を低減するこ
とができる。According to the tenth aspect, the gate electrode layer of the MOS transistor receives a signal from the internal circuit, one of the first and second external terminals receives one of the power supply voltage and the ground voltage, and The other is connected to an external terminal for outputting a signal, so that the output stage of the output circuit and the protection device can be shared, and the area occupied by the device can be reduced.
【0160】請求項11に係る発明に従えば、このメモ
リセルに含まれるMOSトランジスタのチャネル領域の
表面不純物濃度と第2の不純物領域の不純物濃度とが同
じであり、これらを同一製造工程で生成することがで
き、何ら製造工程を増加させることなく容易に接合ブレ
ークダウン電圧の低下された保護装置を実現することが
できる。According to the eleventh aspect of the present invention, the surface impurity concentration of the channel region of the MOS transistor included in the memory cell and the impurity concentration of the second impurity region are the same, and these are formed in the same manufacturing process. Therefore, a protection device having a reduced junction breakdown voltage can be easily realized without increasing the number of manufacturing steps.
【0161】請求項12に係る発明に従えば、MOSト
ランジスタのしきい値電圧調整のための不純物イオン注
入と同一工程で保護素子の少なくとも1個の接合部領域
ヘ同じ不純物イオンを注入するようにしているため、何
ら製造工程を増加させることなく、この保護素子の接合
部のブレークダウン電圧を調整することができる。この
とき、しきい値電圧調整が、メモリセルのMOSトラン
ジスタのしきい値電圧を増加させるために行なわれる場
合、この接合部領域が高濃度PN接合となり、その接合
ブレークダウン電圧を低下させることができる。According to the twelfth aspect of the present invention, the same impurity ion is implanted into at least one junction region of the protection element in the same step as the impurity ion implantation for adjusting the threshold voltage of the MOS transistor. Therefore, the breakdown voltage at the junction of the protection element can be adjusted without increasing the number of manufacturing steps. At this time, if the threshold voltage adjustment is performed to increase the threshold voltage of the MOS transistor of the memory cell, this junction region becomes a high-concentration PN junction, which may lower the junction breakdown voltage. it can.
【0162】請求項13に係る発明に従えば、保護素子
は、半導体基板領域に間をおいて形成される第2導電型
の第1および第2の不純物領域を含み、不純物イオン注
入は、これら第1および第2の不純物領域に対してのみ
行なわれるため、その保護素子のチャネル領域へのイオ
ン注入を行なっていないため、この保護素子がMOSト
ランジスタで構成される場合、そのしきい値電圧を周辺
回路のMOSトランジスタと同じとすることができ、こ
の保護素子を周辺回路としても用いることができ、回路
占有面積を低減することができる。According to the thirteenth aspect, the protection element includes the first and second impurity regions of the second conductivity type formed between the semiconductor substrate regions. Since the ion implantation is performed only on the first and second impurity regions, ions are not implanted into the channel region of the protection element. It can be the same as the MOS transistor of the peripheral circuit, and this protection element can be used also as a peripheral circuit, and the circuit occupation area can be reduced.
【0163】請求項14に係る発明に従えば、この不純
物イオン注入は、第1および第2の不純物領域の間の基
板領域表面に対しても行なわれており、通常動作時の誤
動作を生じることなく確実にこの接合ブレークダウン電
圧が低減された保護素子を実現することができる。According to the fourteenth aspect of the present invention, the impurity ion implantation is also performed on the surface of the substrate region between the first and second impurity regions, which may cause a malfunction during normal operation. Thus, it is possible to reliably realize the protection element in which the junction breakdown voltage is reduced.
【0164】請求項15に係る発明に従えば、保護素子
は、第1導電型の不純物領域と第2導電型の不純物領域
とを含んでおり、この不純物イオン注入が、基板と同じ
導電型を有する不純物領域に対してのみ行なわれてお
り、PN接合ダイオードを保護素子として利用する場合
においても、その接合ブレークダウン電圧を確実にその
高濃度のPN接合により低下させることができる。According to a fifteenth aspect of the present invention, a protection element includes a first conductivity type impurity region and a second conductivity type impurity region, and the impurity ions are implanted to have the same conductivity type as the substrate. This is performed only for the impurity region which has the PN junction diode. Even when the PN junction diode is used as a protection element, the junction breakdown voltage can be reliably reduced by the high concentration PN junction.
【図1】 この発明に従う半導体装置の全体の構成を概
略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a semiconductor device according to the present invention.
【図2】 図1に示す半導体装置のメモリセルアレイ部
の構成を具体的に示す図である。FIG. 2 is a diagram specifically showing a configuration of a memory cell array section of the semiconductor device shown in FIG.
【図3】 図2に示すメモリセルアレイ部の構成をより
具体的に示す図である。FIG. 3 is a diagram more specifically showing a configuration of a memory cell array unit shown in FIG. 2;
【図4】 MOSトランジスタのテール電流特性を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing tail current characteristics of a MOS transistor.
【図5】 メモリセルトランジスタを低しきい値電圧の
メモリセルトランジスタで構成した場合の問題点を説明
するための図である。FIG. 5 is a diagram for describing a problem in a case where a memory cell transistor is formed of a low threshold voltage memory cell transistor.
【図6】 この発明の実施の形態1に従う半導体装置の
製造工程を示す図である。FIG. 6 shows a step of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図7】 この発明の実施の形態1に従う半導体装置の
第2の製造工程を示す図である。FIG. 7 is a view illustrating a second manufacturing step of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図8】 この発明の実施の形態1に従う半導体装置の
第3の製造工程を示す図である。FIG. 8 is a view illustrating a third manufacturing step of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図9】 この発明の実施の形態1に従う半導体装置の
第4の製造工程を示す図である。FIG. 9 shows a fourth manufacturing step of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図10】 この発明の実施の形態1に従う半導体装置
の第5の製造工程を示す図である。FIG. 10 shows a fifth manufacturing step of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図11】 この発明の実施の形態1に従う半導体装置
の第6の製造工程を示す図である。FIG. 11 is a view illustrating a sixth manufacturing step of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図12】 この発明に従う半導体装置における不純物
イオン注入時における不純物イオンの基板表面における
分布を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing distribution of impurity ions on a substrate surface during impurity ion implantation in a semiconductor device according to the present invention.
【図13】 この発明の実施の形態1に従う半導体装置
の第7の製造工程を示す図である。FIG. 13 is a view illustrating a seventh manufacturing step of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図14】 この発明の実施の形態1に従う半導体装置
の第8の製造工程を示す図である。FIG. 14 shows an eighth manufacturing step of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図15】 (A)は、この発明の実施の形態1に従う
半導体装置の第9の製造工程におけるメモリセルアレイ
部の構成を示し、(B)はこの第9の製造工程における
保護回路領域の構成を概略的に示す図である。FIG. 15A shows a configuration of a memory cell array portion in a ninth manufacturing step of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 15B shows a configuration of a protection circuit region in the ninth manufacturing step; It is a figure which shows schematically.
【図16】 この発明の実施の形態1に従う半導体装置
の第10の製造工程を示す図である。FIG. 16 shows a tenth manufacturing step of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図17】 (A)は、この発明の実施の形態2に従う
半導体装置のメモリセルの構成を示す図であり、(B)
はその変更例を示す図である。FIG. 17A is a diagram showing a configuration of a memory cell of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention, and FIG.
Is a diagram showing a modification example thereof.
【図18】 この発明の実施の形態3に従う半導体装置
のメモリセルの構成を示す図である。FIG. 18 shows a structure of a memory cell of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【図19】 図18のメモリセルの動作特性を示す図で
ある。FIG. 19 is a diagram showing operation characteristics of the memory cell of FIG. 18;
【図20】 図18のメモリセルが低しきい値電圧を有
するときの問題点を説明するための図である。20 is a diagram for describing a problem when the memory cell of FIG. 18 has a low threshold voltage.
【図21】 (A)は、この発明の実施の形態4に従う
半導体装置の保護素子の断面構造を示し、(B)はその
電気的等価回路を示す図である。FIG. 21A shows a sectional structure of a protection element of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 21B shows an electrical equivalent circuit thereof.
【図22】 (A)は、この発明の実施の形態5に従う
半導体装置の保護素子の断面構造を示し、(B)はその
電気的等価回路を示す図である。FIG. 22A shows a sectional structure of a protection element of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 22B shows an electrical equivalent circuit thereof.
【図23】 この発明の実施の形態5における不純物イ
オン注入領域を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing an impurity ion implanted region according to a fifth embodiment of the present invention.
【図24】 この発明に従う半導体保護装置の第1の適
用例を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a first application example of the semiconductor protection device according to the present invention.
【図25】 この発明に従う半導体保護装置の第2の適
用例を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a second application example of the semiconductor protection device according to the present invention.
【図26】 この発明に従う半導体保護装置の第3の適
用例を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing a third application example of the semiconductor protection device according to the present invention.
【図27】 この発明に従う半導体保護装置の第4の適
用例を示す図である。FIG. 27 is a diagram showing a fourth application example of the semiconductor protection device according to the present invention.
【図28】 この発明に従う半導体保護装置の第5の適
用例を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing a fifth application example of the semiconductor protection device according to the present invention.
【図29】 この発明に従う半導体保護装置の第6の適
用例を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing a sixth application example of the semiconductor protection device according to the present invention.
【図30】 この発明に従う半導体保護装置の第7の適
用例を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing a seventh application example of the semiconductor protection device according to the present invention.
【図31】 この発明に従う半導体保護装置の第8の適
用例を示す図である。FIG. 31 is a diagram showing an eighth application example of the semiconductor protection device according to the present invention.
【図32】 この発明に従う半導体保護装置の第9の適
用例を示す図である。FIG. 32 is a diagram showing a ninth application example of the semiconductor protection device according to the present invention.
【図33】 従来の入力保護回路の構成および保護素子
の構造を概略的に示す図である。FIG. 33 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional input protection circuit and a structure of a protection element.
APC アドレス保護回路、OPC 出力保護回路、I
PC 入力保護回路、AB アドレスバッファ、CG
制御信号発生系、OB 出力バッファ、MAメモリセル
アレイ、MC メモリセル、MT メモリセルトランジ
スタ、200半導体基板、210,210a〜210h
フィールド絶縁膜(熱酸化膜)、220a,220b
〜220d Pウェル、218 ゲート電極層、220
a低濃度不純物領域、222b 低濃度不純物領域、2
24a,224b 高濃度不純物領域、300 メモリ
セル形成領域、306 保護回路形成領域、Q1,Q2
SRAMメモリセルトランジスタ、250 半導体基
板、252a,252b 高濃度不純物領域、254
フローティングゲート、256 コントロールゲート、
M1,M2 フラッシュメモリセル(EEPROMセ
ル)、300半導体基板、310 低濃度ウェル、32
0 比較的高濃度の不純物領域、322 低濃度不純物
領域、324 高濃度不純物領域、330 高濃度不純
物領域、316,317 フィールド絶縁膜、1 外部
端子、350 半導体基板、352 ウェル、354
a,354b 比較的高濃度の不純物領域、356a,
356b 比較的低濃度の不純物領域、358a,35
8b 高濃度不純物領域、360 ゲート電極層、36
5 MOSトランジスタ、359 チャネル領域、QT
NPNラテラルトランジスタ、DP1,DP2,DP
3,DP4,DP5PN接合ダイオード、QT1,QT
2 MOSトランジスタ(寄生バイポーラトランジス
タ)、QT3,QT4 NPNラテラルトランジスタ、
400,400a,400b 基板領域、402 外部
端子、401 出力回路、OQT1,OQT2 低しき
い値電圧MOSトランジスタ(寄生バイポーラトランジ
スタ)、QT6 MOSトランジスタ。APC address protection circuit, OPC output protection circuit, I
PC input protection circuit, AB address buffer, CG
Control signal generation system, OB output buffer, MA memory cell array, MC memory cell, MT memory cell transistor, 200 semiconductor substrate, 210, 210a to 210h
Field insulating film (thermal oxide film), 220a, 220b
220 d P well, 218 gate electrode layer, 220
a low concentration impurity region, 222b low concentration impurity region, 2
24a, 224b High concentration impurity region, 300 memory cell formation region, 306 protection circuit formation region, Q1, Q2
SRAM memory cell transistor, 250 semiconductor substrate, 252a, 252b high concentration impurity region, 254
Floating gate, 256 control gate,
M1, M2 Flash memory cell (EEPROM cell), 300 semiconductor substrate, 310 low concentration well, 32
0 relatively high concentration impurity region, 322 low concentration impurity region, 324 high concentration impurity region, 330 high concentration impurity region, 316, 317 field insulating film, 1 external terminal, 350 semiconductor substrate, 352 well, 354
a, 354b relatively high concentration impurity regions, 356a,
356b Impurity region of relatively low concentration, 358a, 35
8b High concentration impurity region, 360 gate electrode layer, 36
5 MOS transistor, 359 channel region, QT
NPN lateral transistor, DP1, DP2, DP
3, DP4, DP5 PN junction diode, QT1, QT
2 MOS transistor (parasitic bipolar transistor), QT3, QT4 NPN lateral transistor,
400, 400a, 400b Substrate area, 402 external terminal, 401 output circuit, OQT1, OQT2 Low threshold voltage MOS transistor (parasitic bipolar transistor), QT6 MOS transistor.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/8242 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical indication location H01L 21/8242
Claims (15)
回路を保護するための半導体保護装置であって、 第1導電型の半導体基板領域、 第1の外部端子に電気的に接続される、第2導電型の第
1の不純物領域、 前記第1の不純物領域と前記半導体基板領域との間に前
記第1の不純物領域を取囲むように形成される、前記半
導体基板領域よりも高い不純物濃度を有する第1導電型
の第2の不純物領域、および前記第1および第2の不純
物領域と離れて前記半導体基板領域表面に形成される、
第2の外部端子に電気的に接続される第3の不純物領域
を備える、半導体保護装置。A semiconductor protection device for protecting an internal circuit from an abnormal voltage applied to an external terminal, wherein the semiconductor protection device is electrically connected to a semiconductor substrate region of a first conductivity type and a first external terminal. A first impurity region of a second conductivity type, a higher impurity concentration than the semiconductor substrate region, formed between the first impurity region and the semiconductor substrate region so as to surround the first impurity region. A second impurity region of a first conductivity type having a first conductivity type and a second impurity region formed on the surface of the semiconductor substrate region apart from the first and second impurity regions;
A semiconductor protection device including a third impurity region electrically connected to a second external terminal.
前記第1の不純物領域を取囲みかつ前記第2の不純物領
域に取囲まれるように形成される、前記第1の不純物領
域の不純物濃度よりも低い不純物濃度を有する第4の不
純物領域をさらに備える、請求項1記載の半導体保護装
置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first impurity region is formed between said first and second impurity regions so as to surround said first impurity region and to be surrounded by said second impurity region. The semiconductor protection device according to claim 1, further comprising a fourth impurity region having an impurity concentration lower than the impurity concentration.
の不純物領域であり、 前記第3の不純物領域を取囲むように前記半導体基板領
域表面に形成される、前記基板領域より高不純物濃度の
第1導電型の第4の不純物領域をさらに備える、請求項
1または2に記載の半導体保護装置。3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the third impurity region is an impurity region of the second conductivity type, and is formed on the surface of the semiconductor substrate region so as to surround the third impurity region. The semiconductor protection device according to claim 1, further comprising a fourth impurity region of a first conductivity type having a concentration.
形成される、前記第3の不純物領域よりも不純物濃度の
小さい第2導電型の第5の不純物領域をさらに備える、
請求項3記載の半導体保護装置。4. The semiconductor device further comprises a fifth impurity region of a second conductivity type, which is formed between the third and fourth impurity regions and has a lower impurity concentration than the third impurity region.
The semiconductor protection device according to claim 3.
板領域の不純物濃度よりも高い不純物濃度の第1導電型
の不純物領域である、請求項1または2に記載の半導体
保護装置。5. The semiconductor protection device according to claim 1, wherein said third impurity region is a first conductivity type impurity region having an impurity concentration higher than an impurity concentration of said semiconductor substrate region.
前記半導体基板領域表面に形成される厚い絶縁膜をさら
に備える、請求項1ないし5のいずれかに記載の半導体
保護装置。6. The semiconductor protection device according to claim 1, further comprising a thick insulating film formed on a surface of said semiconductor substrate region between said first and third impurity regions.
前記半導体基板領域表面上に薄い絶縁膜を介して形成さ
れるゲート電極層をさらに備える、請求項1ないし4の
いずれかに記載の半導体保護装置。7. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a gate electrode layer formed on said semiconductor substrate region surface between said first and third impurity regions via a thin insulating film. Semiconductor protection equipment.
電源電圧および接地電圧の一方の電圧を受け、かつ他方
は入力信号および出力信号の一方を受ける、請求項1な
いし7のいずれかに記載の半導体保護装置。8. The device according to claim 1, wherein one of said first and second external terminals receives one of a power supply voltage and a ground voltage, and the other receives one of an input signal and an output signal. A semiconductor protection device according to claim 1.
が、動作電源電圧および接地電圧の一方を受け、他方の
外部端子が前記動作電源電圧および接地電圧の他方を受
ける、請求項1ないし7のいずれかに記載の半導体保護
装置。9. One of the first and second external terminals receives one of an operating power supply voltage and a ground voltage, and the other external terminal receives the other of the operating power supply voltage and the ground voltage. 8. The semiconductor protection device according to any one of 7.
号を受け、前記第1および第2の外部端子の一方は、動
作電源電圧および接地電圧の一方を受け、かつ他方が信
号出力端子として作用する、請求項3記載の半導体保護
装置。10. The gate electrode layer receives a signal from an internal circuit, one of the first and second external terminals receives one of an operating power supply voltage and a ground voltage, and the other functions as a signal output terminal. The semiconductor protection device according to claim 3, wherein
の、少なくとも1個の絶縁ゲート型電界効果トランジス
タを有するメモリセルを含む半導体記憶装置に用いら
れ、 前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタのチャネル領域
の表面不純物濃度は前記第2の不純物領域の不純物濃度
と実質的に同じである、請求項1ないし10のいずれか
に記載の半導体保護装置。11. The protection device is used in a semiconductor memory device including a memory cell having at least one insulated gate field effect transistor for storing information, the protection device comprising a channel region of the insulated gate field effect transistor. 11. The semiconductor protection device according to claim 1, wherein a surface impurity concentration is substantially equal to an impurity concentration of said second impurity region.
1個の絶縁ゲート型電界効果トランジスタを有する複数
のメモリセルと、これら複数のメモリセルへアクセスを
するための内部回路と、前記内部回路を外部異常電圧か
ら保護するための少なくとも1個の互いに逆導電型の不
純物領域間に形成される接合部を有する保護素子とを有
する半導体装置の製造方法であって、 前記メモリセルの絶縁ゲート型電界効果トランジスタの
しきい値電圧調整のためのチャネル領域への不純物イオ
ン注入と同一工程で前記保護素子の前記少なくとも1個
の接合部形成領域へも前記不純物イオンを注入するよう
にしたことを特徴とする、半導体装置の製造方法。12. A plurality of memory cells arranged in a matrix, each having at least one insulated gate field effect transistor, an internal circuit for accessing the plurality of memory cells, and the internal circuit. A protection element having a junction formed between at least one impurity region of the opposite conductivity type for protecting from an external abnormal voltage, comprising: an insulated gate electric field of the memory cell; The impurity ions are also implanted into the at least one junction forming region of the protection element in the same step as the impurity ions are implanted into the channel region for adjusting the threshold voltage of the effect transistor. To manufacture a semiconductor device.
果トランジスタは、第1導電型の半導体基板領域に形成
され、前記不純物イオンは第1導電型の不純物イオンで
あり、 前記保護素子は、前記メモリセルの形成領域とは別に設
けられた第1導電型の第2の半導体基板領域と、前記第
2の半導体基板領域表面に互いに間をおいて形成される
第2導電型の第1および第2の不純物領域を含み、 前記不純物イオン注入は、前記第1および第2の不純物
領域形成領域に対して行なわれる、請求項12記載の半
導体装置の製造方法。13. The insulated gate field effect transistor of the memory cell is formed in a semiconductor substrate region of a first conductivity type, the impurity ions are impurity ions of a first conductivity type, and the protection element is a memory device. A second semiconductor substrate region of the first conductivity type provided separately from the cell formation region, and first and second semiconductor substrates of the second conductivity type formed on the surface of the second semiconductor substrate region with a space therebetween. 13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein the impurity ion implantation is performed on the first and second impurity region forming regions.
よび第2の不純物領域の間の前記第2の半導体基板領域
の表面に対しても行なわれる、請求項13記載の半導体
装置の製造方法。14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein said impurity ion implantation is also performed on a surface of said second semiconductor substrate region between said first and second impurity regions.
果トランジスタは第1導電型の半導体基板領域に形成さ
れ、 前記保護素子は、前記メモリセル形成領域と別の領域に
設けられた第1導電型の第2の半導体基板領域表面に互
いに間をおいて形成された第2導電型の第1のも純物領
域と第1導電型の第2不純物領域とを含み、 前記不純物イオン注入は、前記第1導電型不純物イオン
を前記メモリセルの絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
のチャネル領域および前記第1の不純物領域形成領域に
対して行なわれる、請求項12記載の半導体装置の製造
方法。15. The insulated gate field effect transistor of the memory cell is formed in a semiconductor substrate region of a first conductivity type, and the protection element is provided in a first conductivity type provided in a region different from the memory cell formation region. A first semiconductor region of the second conductivity type and a second impurity region of the first conductivity type, which are formed on the surface of the second semiconductor substrate region at a distance from each other. 13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein the first conductivity type impurity ions are applied to a channel region of the insulated gate field effect transistor of the memory cell and the first impurity region formation region.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8232938A JPH1079438A (en) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | Semiconductor protection device and method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8232938A JPH1079438A (en) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | Semiconductor protection device and method of manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1079438A true JPH1079438A (en) | 1998-03-24 |
Family
ID=16947209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8232938A Withdrawn JPH1079438A (en) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | Semiconductor protection device and method of manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1079438A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2700375A1 (en) * | 1993-01-13 | 1994-07-13 | Peugeot | Impermeable elastic membrane. |
| WO2009147753A1 (en) * | 2008-06-04 | 2009-12-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
| JP2011119354A (en) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Toshiba Corp | Resistance variable memory |
-
1996
- 1996-09-03 JP JP8232938A patent/JPH1079438A/en not_active Withdrawn
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| FR2700375A1 (en) * | 1993-01-13 | 1994-07-13 | Peugeot | Impermeable elastic membrane. |
| US5645922A (en) * | 1993-01-13 | 1997-07-08 | Automobiles Peugeot | Impermeable elastic membrane |
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| TWI419299B (en) * | 2008-06-04 | 2013-12-11 | 東芝股份有限公司 | Semiconductor device |
| US8611154B2 (en) | 2008-06-04 | 2013-12-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
| US9324653B2 (en) * | 2008-06-04 | 2016-04-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
| JP2011119354A (en) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Toshiba Corp | Resistance variable memory |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031104 |