JPH11284128A - 保護回路 - Google Patents
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- JPH11284128A JPH11284128A JP8669098A JP8669098A JPH11284128A JP H11284128 A JPH11284128 A JP H11284128A JP 8669098 A JP8669098 A JP 8669098A JP 8669098 A JP8669098 A JP 8669098A JP H11284128 A JPH11284128 A JP H11284128A
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】保護回路を構成する保護素子の不純物拡散層の
ジャンクション耐圧を向上し、かつ素子面積の小さい保
護回路を実現する。 【解決手段】保護回路の不純物拡散層を同導電型のウェ
ルで囲むことにより、保護素子のジャンクション耐圧を
上げる。また、不純物拡散層を正多角形で形成すること
により、導通時の電流経路を分散させてジャンクション
耐圧を上げる。したがって、保護素子のサイズを小さく
しても、ESD耐量を確保することができる。さらに、
保護回路の抵抗素子を配線層とスルーホールで形成し、
抵抗素子の素子面積を小さくする。
ジャンクション耐圧を向上し、かつ素子面積の小さい保
護回路を実現する。 【解決手段】保護回路の不純物拡散層を同導電型のウェ
ルで囲むことにより、保護素子のジャンクション耐圧を
上げる。また、不純物拡散層を正多角形で形成すること
により、導通時の電流経路を分散させてジャンクション
耐圧を上げる。したがって、保護素子のサイズを小さく
しても、ESD耐量を確保することができる。さらに、
保護回路の抵抗素子を配線層とスルーホールで形成し、
抵抗素子の素子面積を小さくする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路の保
護回路に関し、特にESD(electrostati
c discharge damage)保護回路に関
するものである。
護回路に関し、特にESD(electrostati
c discharge damage)保護回路に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体製造技術の微細化に伴っ
て、半導体集積回路を構成するMOSトランジスタ等の
耐圧は減少する傾向にある。このような半導体集積回路
の入出力端子に静電気が印加されると回路内部のMOS
トランジスタ等が破壊される場合があるので、通常、半
導体集積回路の入出力端子には保護回路が設けられる。
以下、従来の保護回路を例示して説明する。
て、半導体集積回路を構成するMOSトランジスタ等の
耐圧は減少する傾向にある。このような半導体集積回路
の入出力端子に静電気が印加されると回路内部のMOS
トランジスタ等が破壊される場合があるので、通常、半
導体集積回路の入出力端子には保護回路が設けられる。
以下、従来の保護回路を例示して説明する。
【0003】図6は、保護回路をダイオードで構成した
例であり、以下第1の従来技術とよぶ。保護回路60
は、入力端子3と内部回路7との間に設けられており、
電源ライン(VDD)1と接地電源ライン(GND、以下
接地ライン)2との間に直列接続されたダイオード4’
および5’と、抵抗6とで構成されている。入力端子3
に、静電気によるプラスのサージ電圧(電源ライン1よ
りも高電圧)がかかった場合、ダイオード5’が導通し
て入力端子3に加わった電圧を下げる。また、入力端子
3に、静電気によるマイナスのサージ電圧(接地ライン
2よりも低電圧)がかかった場合、ダイオード4’が導
通して入力端子3に加わった電圧を上げる。このように
して規定外の入力電圧を規定内に収め、内部回路7の破
壊を防止する。なお、抵抗6は、入力端子3に静電気に
よるサージ電圧がかかった際に、内部回路に対して急激
に電圧がかかることを緩和させるために設けられてい
る。ダイオードを用いた保護回路は、特開平7−176
735号公報等に記載されている。
例であり、以下第1の従来技術とよぶ。保護回路60
は、入力端子3と内部回路7との間に設けられており、
電源ライン(VDD)1と接地電源ライン(GND、以下
接地ライン)2との間に直列接続されたダイオード4’
および5’と、抵抗6とで構成されている。入力端子3
に、静電気によるプラスのサージ電圧(電源ライン1よ
りも高電圧)がかかった場合、ダイオード5’が導通し
て入力端子3に加わった電圧を下げる。また、入力端子
3に、静電気によるマイナスのサージ電圧(接地ライン
2よりも低電圧)がかかった場合、ダイオード4’が導
通して入力端子3に加わった電圧を上げる。このように
して規定外の入力電圧を規定内に収め、内部回路7の破
壊を防止する。なお、抵抗6は、入力端子3に静電気に
よるサージ電圧がかかった際に、内部回路に対して急激
に電圧がかかることを緩和させるために設けられてい
る。ダイオードを用いた保護回路は、特開平7−176
735号公報等に記載されている。
【0004】図7(a)にダイオード4’または5’の
断面図を、図7(b)に平面図を示す。図7(b)にお
ける、A−A’の断面が図7(a)であり、B−B’で
示した範囲が一つのダイオードである。本従来技術の場
合、P型半導体基板71にPウェル74が形成され、そ
の中にN+拡散層72およびP+拡散層73が形成され
ている。N+拡散層72には配線層75がスルーホール
77を介して接続され、P+拡散層73には配線層76
がスルーホール78を介して接続されている。配線層7
5は、ダイオード4’の場合は入力端子3に接続され、
ダイオード5’の場合は電源ライン1に接続される。配
線層76は、ダイオード4’の場合は接地ライン2に接
続され、ダイオード5’の場合は入力端子3に接続され
る。すなわち、配線層75がアノード側の電極となり、
配線層76がカソード側の電極となる。
断面図を、図7(b)に平面図を示す。図7(b)にお
ける、A−A’の断面が図7(a)であり、B−B’で
示した範囲が一つのダイオードである。本従来技術の場
合、P型半導体基板71にPウェル74が形成され、そ
の中にN+拡散層72およびP+拡散層73が形成され
ている。N+拡散層72には配線層75がスルーホール
77を介して接続され、P+拡散層73には配線層76
がスルーホール78を介して接続されている。配線層7
5は、ダイオード4’の場合は入力端子3に接続され、
ダイオード5’の場合は電源ライン1に接続される。配
線層76は、ダイオード4’の場合は接地ライン2に接
続され、ダイオード5’の場合は入力端子3に接続され
る。すなわち、配線層75がアノード側の電極となり、
配線層76がカソード側の電極となる。
【0005】また、保護回路であるダイオードは、内部
回路よりインピーダンスを低くして静電気による電流が
内部回路に流れ込まないようにする必要があるので、ダ
イオードを構成するP型拡散層およびN型拡散層は、高
濃度(P+,N+)としている。
回路よりインピーダンスを低くして静電気による電流が
内部回路に流れ込まないようにする必要があるので、ダ
イオードを構成するP型拡散層およびN型拡散層は、高
濃度(P+,N+)としている。
【0006】図8は、保護回路をトランジスタで構成し
た例であり、以下第2の従来技術と呼ぶ。保護回路80
は、第1の従来技術のダイオード4’および5’が、V
T2型NMOSトランジスタ4’’および5’’に変わ
っただけで、他の部分は同一である。ここで、VT2型
NMOSトランジスタとは通常のNMOSトランジスタ
よりもしきい値VTの高いトランジスタであり(VT≒
12V)、通常の入力電圧では動作しないため、保護回
路に適している。本従来技術の場合、入力端子3に静電
気によるプラスまたはマイナスのサージ電圧がかかった
場合に、トランジスタ4’’および5’’のどちらかが
導通して、内部回路を保護する。VT2型NMOSトラ
ンジスタを用いた保護回路は、特開平5−326865
号公報等に記載されている。
た例であり、以下第2の従来技術と呼ぶ。保護回路80
は、第1の従来技術のダイオード4’および5’が、V
T2型NMOSトランジスタ4’’および5’’に変わ
っただけで、他の部分は同一である。ここで、VT2型
NMOSトランジスタとは通常のNMOSトランジスタ
よりもしきい値VTの高いトランジスタであり(VT≒
12V)、通常の入力電圧では動作しないため、保護回
路に適している。本従来技術の場合、入力端子3に静電
気によるプラスまたはマイナスのサージ電圧がかかった
場合に、トランジスタ4’’および5’’のどちらかが
導通して、内部回路を保護する。VT2型NMOSトラ
ンジスタを用いた保護回路は、特開平5−326865
号公報等に記載されている。
【0007】図9に、VT2型NMOSトランジスタ
4’’および5’’の断面図を示す。本従来技術の場
合、P型半導体基板91にPウェル97が形成され、そ
の中にN+拡散層92a〜cが形成されている。そし
て、N+拡散層92aに配線層93がスルーホール96
aを介して接続され、N+拡散層92bに配線層94が
スルーホール96bを介して接続され、N+拡散層92
cに配線層95がスルーホール96cを介して接続され
ている。配線層93は入力端子に、配線層94は接地ラ
インに、配線層95は電源ラインに接続される。すなわ
ち、N+拡散層92aをドレイン,N+拡散層92bを
ソースとしてトランジスタ4’’が形成され、N+拡散
層92aをドレイン,N+拡散層92cをソースとして
トランジスタ5’’が形成される。VT2型NMOSト
ランジスタでは、アルミニウムで形成される配線層93
がゲート電極の代わりになり、配線層93とN+拡散層
92aとの間に形成される素子分離膜と同等の厚さをも
つ絶縁膜(図示省略)が、ゲート絶縁膜となる。
4’’および5’’の断面図を示す。本従来技術の場
合、P型半導体基板91にPウェル97が形成され、そ
の中にN+拡散層92a〜cが形成されている。そし
て、N+拡散層92aに配線層93がスルーホール96
aを介して接続され、N+拡散層92bに配線層94が
スルーホール96bを介して接続され、N+拡散層92
cに配線層95がスルーホール96cを介して接続され
ている。配線層93は入力端子に、配線層94は接地ラ
インに、配線層95は電源ラインに接続される。すなわ
ち、N+拡散層92aをドレイン,N+拡散層92bを
ソースとしてトランジスタ4’’が形成され、N+拡散
層92aをドレイン,N+拡散層92cをソースとして
トランジスタ5’’が形成される。VT2型NMOSト
ランジスタでは、アルミニウムで形成される配線層93
がゲート電極の代わりになり、配線層93とN+拡散層
92aとの間に形成される素子分離膜と同等の厚さをも
つ絶縁膜(図示省略)が、ゲート絶縁膜となる。
【0008】また、近年、活線挿抜型の集積回路が増え
てきている。活線挿抜型集積回路としては、例えば、装
置に電源が入っている状態で挿抜できるICカード等が
ある。活線挿抜型集積回路に用いられる保護回路の図示
は省略するが、図6に示した保護回路60から、ダイオ
ード5’を取り除いた形となる。すなわち、活線挿抜型
集積回路の保護回路は、電源ライン1への電流経路が形
成されないものとなる。
てきている。活線挿抜型集積回路としては、例えば、装
置に電源が入っている状態で挿抜できるICカード等が
ある。活線挿抜型集積回路に用いられる保護回路の図示
は省略するが、図6に示した保護回路60から、ダイオ
ード5’を取り除いた形となる。すなわち、活線挿抜型
集積回路の保護回路は、電源ライン1への電流経路が形
成されないものとなる。
【0009】活線挿抜型集積回路では、入力端子と電源
ラインとを直接接続する保護素子を設けることができな
い。この理由は、活線挿抜型集積回路の場合、特にある
装置に挿入するときに、装置から活線挿抜型集積回路の
電源ラインに電源が供給される前に入力端子に入力信号
が印加されることが起き得るからである。このような場
合、電源ラインより入力端子に加わった電圧の方が高く
なることがあり、仮に図6の保護回路60が用いられて
いたとすると、ダイオード5’が導通して電源ライン1
の電位を上げてしまう。この電源ライン1が内部回路7
の電源ラインと共有されている場合、内部回路が誤動作
を起こして不正な出力をする可能性がある。そのため、
活線挿抜型集積回路の保護回路には、入力端子と電源ラ
インとの間にダイオード等の保護素子を設けることがで
きなかった。
ラインとを直接接続する保護素子を設けることができな
い。この理由は、活線挿抜型集積回路の場合、特にある
装置に挿入するときに、装置から活線挿抜型集積回路の
電源ラインに電源が供給される前に入力端子に入力信号
が印加されることが起き得るからである。このような場
合、電源ラインより入力端子に加わった電圧の方が高く
なることがあり、仮に図6の保護回路60が用いられて
いたとすると、ダイオード5’が導通して電源ライン1
の電位を上げてしまう。この電源ライン1が内部回路7
の電源ラインと共有されている場合、内部回路が誤動作
を起こして不正な出力をする可能性がある。そのため、
活線挿抜型集積回路の保護回路には、入力端子と電源ラ
インとの間にダイオード等の保護素子を設けることがで
きなかった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述した第1および第
2の従来技術では、高濃度拡散層が、直接に逆導電型の
ウェルと接している。したがって保護回路そのもののジ
ャンクション耐圧があまり高くなく、静電気印加時に保
護回路が破壊され、その結果内部回路も破壊される可能
性が高い。
2の従来技術では、高濃度拡散層が、直接に逆導電型の
ウェルと接している。したがって保護回路そのもののジ
ャンクション耐圧があまり高くなく、静電気印加時に保
護回路が破壊され、その結果内部回路も破壊される可能
性が高い。
【0011】また、図7(b)に示したダイオードの保
護回路においては、ダイオードの電流経路がN+拡散層
72とP+拡散層73との間に形成される。したがっ
て、ダイオード導通時の電流がこの1箇所に集中するた
め、この部分でジャンクション破壊が生じる可能性が高
い。保護素子としてのダイオードは、静電気印加に対す
る保護回路の応答性を高めるために素子面積を小さくす
る必要がある。したがって、応答性を優先すると拡散層
が小さくなって(すなわち電流経路の幅が小さくなる)
さらにジャンクション耐圧が低くなり、耐圧を優先する
と素子面積が大きくなってしまうという問題がある。
護回路においては、ダイオードの電流経路がN+拡散層
72とP+拡散層73との間に形成される。したがっ
て、ダイオード導通時の電流がこの1箇所に集中するた
め、この部分でジャンクション破壊が生じる可能性が高
い。保護素子としてのダイオードは、静電気印加に対す
る保護回路の応答性を高めるために素子面積を小さくす
る必要がある。したがって、応答性を優先すると拡散層
が小さくなって(すなわち電流経路の幅が小さくなる)
さらにジャンクション耐圧が低くなり、耐圧を優先する
と素子面積が大きくなってしまうという問題がある。
【0012】さらに、第1および第2の従来技術で用い
られている抵抗6は、通常はポリシリコンで形成され
る。したがって、保護回路の素子面積が増大するだけで
なく、高抵抗のポリシリコンを形成するためのマスクや
プロセスが必要となり、製造工数が増大する問題があ
る。
られている抵抗6は、通常はポリシリコンで形成され
る。したがって、保護回路の素子面積が増大するだけで
なく、高抵抗のポリシリコンを形成するためのマスクや
プロセスが必要となり、製造工数が増大する問題があ
る。
【0013】またさらに、活線挿抜型集積回路に用いら
れる保護回路は、上述したように電源ラインへの電流経
路がない。実際に静電気が印加されるときは、電源ライ
ンおよび接地ラインの電位が定まっていない場合もあ
る。そのため、通常は電源ラインおよび接地ラインの両
方へ電流経路を形成する。したがって、接地ラインへの
電流経路しかない場合は、電源ラインへの電流経路もあ
るものに比較して、内部回路が破壊される可能性が高く
なる。また、保護回路と内部回路の電源ラインを別系統
で設けて、内部回路の誤動作を防ぐことも考えられる
が、この場合集積回路の素子面積が増大する。
れる保護回路は、上述したように電源ラインへの電流経
路がない。実際に静電気が印加されるときは、電源ライ
ンおよび接地ラインの電位が定まっていない場合もあ
る。そのため、通常は電源ラインおよび接地ラインの両
方へ電流経路を形成する。したがって、接地ラインへの
電流経路しかない場合は、電源ラインへの電流経路もあ
るものに比較して、内部回路が破壊される可能性が高く
なる。また、保護回路と内部回路の電源ラインを別系統
で設けて、内部回路の誤動作を防ぐことも考えられる
が、この場合集積回路の素子面積が増大する。
【0014】したがって、本発明は、上記問題を解決し
た保護回路を提供するものである。
た保護回路を提供するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、保護回
路を形成する高濃度不純物拡散層において、入出力端子
と接続される高濃度不純物拡散層が同導電型の低濃度不
純物拡散層の中に形成され、電源ラインと接続される高
濃度不純物拡散層が同導電型の不純物拡散層の中に形成
されていることにより、ESD耐量が高くなる。
路を形成する高濃度不純物拡散層において、入出力端子
と接続される高濃度不純物拡散層が同導電型の低濃度不
純物拡散層の中に形成され、電源ラインと接続される高
濃度不純物拡散層が同導電型の不純物拡散層の中に形成
されていることにより、ESD耐量が高くなる。
【0016】また、保護素子を形成するダイオードが、
第1導電型の第1の不純物拡散層と、第1導電型の不純
物拡散層の周囲に連続的に形成された第2導電型の第2
の不純物拡散層とで構成されることにより、ダイオード
の電流経路が分散され、ジャンクション耐圧が高くな
る。
第1導電型の第1の不純物拡散層と、第1導電型の不純
物拡散層の周囲に連続的に形成された第2導電型の第2
の不純物拡散層とで構成されることにより、ダイオード
の電流経路が分散され、ジャンクション耐圧が高くな
る。
【0017】さらに、抵抗素子が、第1の節点に接続さ
れた第1の配線層の第1の配線と、第1の配線に一端が
接続された第1のスルーホールと、第1のスルーホール
の他端に接続された第2の配線層の第2の配線と、第2
の配線に一端が接続された第2のスルーホールと、第2
のスルーホールの他端に接続されかつ第2の節点に接続
された前記第1の配線層の第3の配線とで構成されるこ
とにより、抵抗素子の素子面積が削減される。
れた第1の配線層の第1の配線と、第1の配線に一端が
接続された第1のスルーホールと、第1のスルーホール
の他端に接続された第2の配線層の第2の配線と、第2
の配線に一端が接続された第2のスルーホールと、第2
のスルーホールの他端に接続されかつ第2の節点に接続
された前記第1の配線層の第3の配線とで構成されるこ
とにより、抵抗素子の素子面積が削減される。
【0018】またさらに、保護回路をダイオードで形成
する場合、アノードが入出力端子に接続されカソードが
接地ラインに接続された第1のダイオードと、アノード
が電源ラインに接続されカソードが第1のダイオードの
カソードに接続された第2のダイオードとで構成するこ
とにより、入出力端子から電源ラインへ直接接続される
保護素子をなくしながらも、電源ラインへの電流経路を
形成する。
する場合、アノードが入出力端子に接続されカソードが
接地ラインに接続された第1のダイオードと、アノード
が電源ラインに接続されカソードが第1のダイオードの
カソードに接続された第2のダイオードとで構成するこ
とにより、入出力端子から電源ラインへ直接接続される
保護素子をなくしながらも、電源ラインへの電流経路を
形成する。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本願発明の
実施の形態を説明する。なお、以下の説明においては、
第1および第2の従来技術と同様の箇所には同一の符号
を付し、説明を省略する。
実施の形態を説明する。なお、以下の説明においては、
第1および第2の従来技術と同様の箇所には同一の符号
を付し、説明を省略する。
【0020】図1に、本発明の第1の実施の形態を示
す。本実施の形態の保護回路10では、ダイオード4の
カソードを接地ライン2に接続し、アノードを入力端子
3に接続して、接地ライン2への電流経路を形成してい
る。また、ダイオード5のカソードをダイオード4のカ
ソードに接続し、アノードを電源ライン1に接続して、
電源ライン1への電流経路を形成している。かかる構成
では、入力端子3から直接電源ライン1に接続される保
護素子は存在しないが、電源ライン1への電流経路は形
成される。したがって、活線挿抜型集積回路の保護回路
として用いたときにも、高いESD耐量をもつ。なお、
電源ライン1へ電流経路が形成されるときは、ダイオー
ド4がパンチスルー状態になる。
す。本実施の形態の保護回路10では、ダイオード4の
カソードを接地ライン2に接続し、アノードを入力端子
3に接続して、接地ライン2への電流経路を形成してい
る。また、ダイオード5のカソードをダイオード4のカ
ソードに接続し、アノードを電源ライン1に接続して、
電源ライン1への電流経路を形成している。かかる構成
では、入力端子3から直接電源ライン1に接続される保
護素子は存在しないが、電源ライン1への電流経路は形
成される。したがって、活線挿抜型集積回路の保護回路
として用いたときにも、高いESD耐量をもつ。なお、
電源ライン1へ電流経路が形成されるときは、ダイオー
ド4がパンチスルー状態になる。
【0021】図2に本発明の第2の実施の形態として、
第1の実施の形態のダイオード4または5の断面図およ
び平面図を示す。図2(a)の断面図を参照すると、P
型半導体基板21にN+拡散層22およびP+拡散層2
3が形成され、N+拡散層22はNウェル24に囲ま
れ、P+拡散層23はPウェル25に囲まれている。そ
して、N+拡散層22と配線層26とがスルーホール2
8を介して接続され、P+拡散層23と配線層27とが
スルーホール29を介して接続されている。配線層26
は、ダイオード4の場合は入力端子3に接続され、ダイ
オード5の場合は第1の電源ライン1に接続される。ま
た左右の配線層27は、ダイオード4の場合もダイオー
ド5の場合も、接地ライン2に接続される。すなわち、
配線層26がアノード電極となり、配線層27がカソー
ド電極となる。
第1の実施の形態のダイオード4または5の断面図およ
び平面図を示す。図2(a)の断面図を参照すると、P
型半導体基板21にN+拡散層22およびP+拡散層2
3が形成され、N+拡散層22はNウェル24に囲ま
れ、P+拡散層23はPウェル25に囲まれている。そ
して、N+拡散層22と配線層26とがスルーホール2
8を介して接続され、P+拡散層23と配線層27とが
スルーホール29を介して接続されている。配線層26
は、ダイオード4の場合は入力端子3に接続され、ダイ
オード5の場合は第1の電源ライン1に接続される。ま
た左右の配線層27は、ダイオード4の場合もダイオー
ド5の場合も、接地ライン2に接続される。すなわち、
配線層26がアノード電極となり、配線層27がカソー
ド電極となる。
【0022】本実施の形態によれば、高濃度の拡散層
は、この高濃度拡散層より不純物濃度の低い同導電型の
ウェルで囲まれているため、ダイオードを形成するPN
接合面(すなわち、PウェルとNウェルとの接合面)の
ジャンクション耐圧が向上する。なお、配線層27は第
1層配線、配線層26は第2層配線であり、アルミニウ
ムで形成されている。
は、この高濃度拡散層より不純物濃度の低い同導電型の
ウェルで囲まれているため、ダイオードを形成するPN
接合面(すなわち、PウェルとNウェルとの接合面)の
ジャンクション耐圧が向上する。なお、配線層27は第
1層配線、配線層26は第2層配線であり、アルミニウ
ムで形成されている。
【0023】図2(b)にダイオード4または5の平面
図を示す。図において、A−A’の断面が図2(a)で
あり、B−B’で示した範囲が一つのダイオードであ
る。本実施の形態では、図示したように、P+拡散層2
3が、N+拡散層22を囲むように、N+拡散層22の
周囲に連続的に形成される。図面上では、N+拡散層2
2,Nウェル24,Pウェル25が正多角形に形成さ
れ、Pウェル25の外側の領域がP+拡散層23とな
る。N+拡散層22に対するコンタクト領域28’は、
N+拡散層22の外形の内側に沿って複数形成され、同
様に、P+拡散層23に対するコンタクト領域29’
は、P+拡散層23の外形の内側に沿って複数形成され
る。換言すると、コンタクト領域29’は、Pウェル2
5の外形の外側に沿って形成される。
図を示す。図において、A−A’の断面が図2(a)で
あり、B−B’で示した範囲が一つのダイオードであ
る。本実施の形態では、図示したように、P+拡散層2
3が、N+拡散層22を囲むように、N+拡散層22の
周囲に連続的に形成される。図面上では、N+拡散層2
2,Nウェル24,Pウェル25が正多角形に形成さ
れ、Pウェル25の外側の領域がP+拡散層23とな
る。N+拡散層22に対するコンタクト領域28’は、
N+拡散層22の外形の内側に沿って複数形成され、同
様に、P+拡散層23に対するコンタクト領域29’
は、P+拡散層23の外形の内側に沿って複数形成され
る。換言すると、コンタクト領域29’は、Pウェル2
5の外形の外側に沿って形成される。
【0024】N+拡散層22,Nウェル24,Pウェル
25を形成する多角形の角数は、多い程よく、理想的に
は円になる。これは、アノードからカソードへの電流経
路を均一に分散するためである。したがって、コンタク
ト領域29’を設計ルールにもとづく最小ピッチで配列
したとき、なるべく円に近い形状となるように、多角形
を定める。このようにすることで、上下左右4方向だけ
でなく斜め方向にも電流経路が分散されるため、ジャン
クション耐圧が一層高くなる。したがって、静電気印加
に対する応答性を高めるために素子面積を小さくして
も、ジャンクション耐圧が確保できる。
25を形成する多角形の角数は、多い程よく、理想的に
は円になる。これは、アノードからカソードへの電流経
路を均一に分散するためである。したがって、コンタク
ト領域29’を設計ルールにもとづく最小ピッチで配列
したとき、なるべく円に近い形状となるように、多角形
を定める。このようにすることで、上下左右4方向だけ
でなく斜め方向にも電流経路が分散されるため、ジャン
クション耐圧が一層高くなる。したがって、静電気印加
に対する応答性を高めるために素子面積を小さくして
も、ジャンクション耐圧が確保できる。
【0025】図3に本発明の第3の実施の形態として、
図1の抵抗6の断面図および平面図を示す。図3(a)
の断面図を参照すると、抵抗6は図中30として点線で
囲んだ部分で形成されている。すなわち、入力端子3に
つながる第2層配線31からスルーホール35を介して
第1層配線33に接続し、さらにスルーホール36を介
して第2層配線32に接続して、抵抗を形成している。
このような構造の抵抗を、以下スルーホール抵抗と呼
ぶ。スルーホール35および36は、図3(b)の平面
図に示すように、配線層31および32に列を成して設
けられている。なお、第1層配線33,34および第2
層配線31,32はアルミニウムで形成され、スルーホ
ール35,36の中にもアルミニウムが充填されてい
る。スルーホール一つあたりの抵抗値は、約0.5Ωと
なる。
図1の抵抗6の断面図および平面図を示す。図3(a)
の断面図を参照すると、抵抗6は図中30として点線で
囲んだ部分で形成されている。すなわち、入力端子3に
つながる第2層配線31からスルーホール35を介して
第1層配線33に接続し、さらにスルーホール36を介
して第2層配線32に接続して、抵抗を形成している。
このような構造の抵抗を、以下スルーホール抵抗と呼
ぶ。スルーホール35および36は、図3(b)の平面
図に示すように、配線層31および32に列を成して設
けられている。なお、第1層配線33,34および第2
層配線31,32はアルミニウムで形成され、スルーホ
ール35,36の中にもアルミニウムが充填されてい
る。スルーホール一つあたりの抵抗値は、約0.5Ωと
なる。
【0026】ここで、スルーホール抵抗30が設けられ
ていない場合を考えると、通常、入力端子から配線され
てきた第2層配線31は、途中で途切れることなく、ス
ルーホール37を介して、内部回路を構成する第1層配
線34と接続される。そして、内部回路を構成するN+
拡散層39とスルーホール38を介して接続される。通
常、保護回路と内部回路の間にはガードリング等を形成
するための余裕があり、この上を第2層配線が延在す
る。したがって、本実施の形態によるスルーホール抵抗
30は、上述した余裕を利用すれば、実質的に抵抗を設
けるための素子面積を必要としないか、もしくはわずか
の素子面積で形成できる。さらに、配線層をそのまま利
用して抵抗を形成するので、実質的に製造プロセスが増
加しない。
ていない場合を考えると、通常、入力端子から配線され
てきた第2層配線31は、途中で途切れることなく、ス
ルーホール37を介して、内部回路を構成する第1層配
線34と接続される。そして、内部回路を構成するN+
拡散層39とスルーホール38を介して接続される。通
常、保護回路と内部回路の間にはガードリング等を形成
するための余裕があり、この上を第2層配線が延在す
る。したがって、本実施の形態によるスルーホール抵抗
30は、上述した余裕を利用すれば、実質的に抵抗を設
けるための素子面積を必要としないか、もしくはわずか
の素子面積で形成できる。さらに、配線層をそのまま利
用して抵抗を形成するので、実質的に製造プロセスが増
加しない。
【0027】図4に、本発明の第4の実施の形態を示
す。上述した本発明によれば、従来技術より保護回路1
0の素子面積が減少するので、保護回路を形成する面積
に余裕があれば、PMOSオフトランジスタ8およびN
MOSオフトランジスタ9を設けて、さらにESD耐量
をあげることもできる。なお、図4の保護回路40を活
線挿抜型半導体集積回路の保護回路として用いる場合
は、PMOSオフトランジスタ8を設けない構成とな
る。
す。上述した本発明によれば、従来技術より保護回路1
0の素子面積が減少するので、保護回路を形成する面積
に余裕があれば、PMOSオフトランジスタ8およびN
MOSオフトランジスタ9を設けて、さらにESD耐量
をあげることもできる。なお、図4の保護回路40を活
線挿抜型半導体集積回路の保護回路として用いる場合
は、PMOSオフトランジスタ8を設けない構成とな
る。
【0028】図5に、本発明の第5の実施の形態を示
す。本実施の形態では、保護回路の等価回路図は、図8
に示した第2の従来技術と同様になる。発明者が、第2
の従来技術に対して接地ライン(電源ライン)を0V基
準としてESD試験を行なったところ、入力端子にプラ
スのサージ電圧をかけた場合のジャンクション耐圧は、
入力端子にマイナスのサージ電圧をかけたときよりも低
くなる結果を得た。すなわち、図9におけるPウェル9
7とN+拡散層92aに逆方向電流が流れるときのジャ
ンクション耐圧が低くなる。しかし、本実施の形態によ
れば、図5(a)に示したように、VT2型NMOSト
ランジスタを構成するN+拡散層52aがNウェル58
に囲まれている。したがって、Pウェル57とPN接合
されるのはNウェル58であるので、これらの間のジャ
ンクション耐圧が向上する。よって、VT2型NMOS
トランジスタを用いた保護回路においても高いESD耐
量が得られる。
す。本実施の形態では、保護回路の等価回路図は、図8
に示した第2の従来技術と同様になる。発明者が、第2
の従来技術に対して接地ライン(電源ライン)を0V基
準としてESD試験を行なったところ、入力端子にプラ
スのサージ電圧をかけた場合のジャンクション耐圧は、
入力端子にマイナスのサージ電圧をかけたときよりも低
くなる結果を得た。すなわち、図9におけるPウェル9
7とN+拡散層92aに逆方向電流が流れるときのジャ
ンクション耐圧が低くなる。しかし、本実施の形態によ
れば、図5(a)に示したように、VT2型NMOSト
ランジスタを構成するN+拡散層52aがNウェル58
に囲まれている。したがって、Pウェル57とPN接合
されるのはNウェル58であるので、これらの間のジャ
ンクション耐圧が向上する。よって、VT2型NMOS
トランジスタを用いた保護回路においても高いESD耐
量が得られる。
【0029】また、保護回路の動作においては、Pウェ
ル57とN+拡散層52bまたは52cに逆方向電流が
流れる場合もある。したがって、図5(b)のように、
N+拡散層52bおよび52cに対しても、Pウェル5
8で囲むことによって、さらに高いESD耐量が得られ
る。
ル57とN+拡散層52bまたは52cに逆方向電流が
流れる場合もある。したがって、図5(b)のように、
N+拡散層52bおよび52cに対しても、Pウェル5
8で囲むことによって、さらに高いESD耐量が得られ
る。
【0030】以上に説明した各実施の形態においては、
配線層をアルミニウムで形成する例を示したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、銅やタングステン等
で形成してもよい。
配線層をアルミニウムで形成する例を示したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、銅やタングステン等
で形成してもよい。
【0031】
【発明の効果】上述した本発明によれば、保護回路の保
護素子を形成するダイオードやトランジスタの高濃度拡
散層を、同導電型のウェルで囲むことによって、逆導電
型のウェルや基板とのジャンクション耐圧が向上する。
したがって、高いESD耐量が得られる。
護素子を形成するダイオードやトランジスタの高濃度拡
散層を、同導電型のウェルで囲むことによって、逆導電
型のウェルや基板とのジャンクション耐圧が向上する。
したがって、高いESD耐量が得られる。
【0032】また、ダイオードを用いる保護回路に関し
ては、ダイオードを形成するPN接合面に沿ってコンタ
クト領域を形成するので、電流経路が分散されて保護素
子の耐圧が向上する。この場合、PN接合面を正多角形
で形成することにより、複数の電流経路の長さが均一に
なるので、より耐圧が向上する。したがって、応答性を
向上させるためにダイオードの素子面積を小さくしても
充分な耐圧が得られるため、保護回路の素子面積を小さ
くすることができる。また、本発明の技術思想によれ
ば、N+拡散層に対するコンタクトは、拡散層の中心に
設けてもよい。
ては、ダイオードを形成するPN接合面に沿ってコンタ
クト領域を形成するので、電流経路が分散されて保護素
子の耐圧が向上する。この場合、PN接合面を正多角形
で形成することにより、複数の電流経路の長さが均一に
なるので、より耐圧が向上する。したがって、応答性を
向上させるためにダイオードの素子面積を小さくしても
充分な耐圧が得られるため、保護回路の素子面積を小さ
くすることができる。また、本発明の技術思想によれ
ば、N+拡散層に対するコンタクトは、拡散層の中心に
設けてもよい。
【0033】さらに、保護回路の抵抗をスルーホール抵
抗で構成することにより、従来のポリシリによる抵抗を
形成する工程が省略でき、かつ保護回路の素子面積を小
さくすることができる。
抗で構成することにより、従来のポリシリによる抵抗を
形成する工程が省略でき、かつ保護回路の素子面積を小
さくすることができる。
【0034】またさらに、電源ラインへの電流経路を入
力端子から直接形成しないため、ダイオードで形成した
保護回路を活線挿抜型集積回路に用いたときに、高いE
SD耐量が得られる。
力端子から直接形成しないため、ダイオードで形成した
保護回路を活線挿抜型集積回路に用いたときに、高いE
SD耐量が得られる。
【図1】本発明の第1の実施の形態である、保護回路の
回路図。
回路図。
【図2】本発明の第2の実施の形態である、保護回路の
断面図および平面図。
断面図および平面図。
【図3】本発明の第3の実施の形態である、スルーホー
ル抵抗の断面図および平面図。
ル抵抗の断面図および平面図。
【図4】本発明の第4の実施の形態である、保護回路の
回路図。
回路図。
【図5】本発明の第5の実施の形態である、保護回路の
断面図。
断面図。
【図6】第1の従来技術の保護回路の回路図。
【図7】第1の従来技術の保護回路の断面図および平面
図。
図。
【図8】第2の従来技術の保護回路の回路図。
【図9】第2の従来技術の保護回路の断面図。
1 電源ライン(VDD) 2 接地ライン(GND) 3 入力端子 4,5,4’,5’ ダイオード 4’’,5’’ VT2型NMOSトランジスタ 6 抵抗素子 7 内部回路 8 PMOSオフトランジスタ 9 NMOSオフトランジスタ 10,40,60,80 保護回路 21,51,71,91 P型半導体基板 22,39,52a〜c,72,92a〜c N+拡
散層 23,73 P+拡散層 24,58 Nウェル 25,57,74,97 Pウェル 26,31,32,75 第2層配線層 27,33,34,53〜55,76,93〜95
第1層配線層 28,29,35〜38,56a〜c,77,78,9
6a〜c スルーホール 28’,29’ コンタクト領域 30 スルーホール抵抗
散層 23,73 P+拡散層 24,58 Nウェル 25,57,74,97 Pウェル 26,31,32,75 第2層配線層 27,33,34,53〜55,76,93〜95
第1層配線層 28,29,35〜38,56a〜c,77,78,9
6a〜c スルーホール 28’,29’ コンタクト領域 30 スルーホール抵抗
Claims (12)
- 【請求項1】 半導体集積回路の入出力端子と内部回路
との間に接続される保護回路において、前記入出力端子
と接続される高濃度不純物拡散層が同導電型の低濃度不
純物拡散層の中に形成され、電源ラインと接続される高
濃度不純物拡散層が同導電型の不純物拡散層の中に形成
されていることを特徴とする保護回路。 - 【請求項2】 半導体集積回路の入出力端子と内部回路
との間に接続されるトランジスタで形成された保護回路
において、前記入出力端子と接続される高濃度不純物拡
散層が同導電型の低濃度不純物拡散層の中に形成されて
いることを特徴とする保護回路。 - 【請求項3】 半導体集積回路の入出力端子と内部回路
との間に接続される保護回路において、アノードが前記
入出力端子に接続されカソードが接地ラインに接続され
た第1のダイオードと、アノードが電源ラインに接続さ
れカソードが前記第1のダイオードのカソードに接続さ
れた第2のダイオードとを有することを特徴とする保護
回路。 - 【請求項4】 前記入出力端子から第1のスルーホール
までを接続する第1の配線層の第1の配線と、前記第1
のスルーホールから第2のスルーホールまでを接続する
第2の配線層の第2の配線と、前記第2のスルーホール
から前記内部回路までを接続する前記第1の配線層の第
3の配線とで構成される抵抗素子をさらに有することを
特徴とする請求項3記載の保護回路。 - 【請求項5】 前記第1乃至第3の配線層と、前記第1
および第2のスルーホールがアルミニウム,銅またはタ
ングステンで形成されることを特徴とする請求項4記載
の保護回路。 - 【請求項6】 第1導電型の第1の不純物拡散層と、前
記第1導電型の不純物拡散層の周囲に連続的に形成され
た第2導電型の第2の不純物拡散層とで構成されること
を特徴とするダイオード。 - 【請求項7】 前記第1の不純物拡散層および前記第2
の不純物拡散層は、同心円で形成されることを特徴とす
る請求項6記載のダイオード。 - 【請求項8】 前記第1の不純物拡散層および前記第2
の不純物拡散層は、中心点が同じ正多角形で形成される
ことを特徴とする請求項6記載のダイオード。 - 【請求項9】 前記第1の不純物拡散層の周囲に当該第
1の不純物拡散層より不純物濃度の低い前記第1導電型
の第3の不純物拡散層が形成され、前記第3の不純物拡
散層と前記第2の不純物拡散層との間に当該第2の不純
物拡散層より不純物濃度の低い前記第2導電型の第4の
不純物拡散層が形成されていることを特徴とする請求項
6,7または8記載のダイオード。 - 【請求項10】 前記第2の不純物拡散層には、当該第
2の不純物拡散層の外形の前記第1の不純物拡散層に近
い辺に沿って複数のコンタクト領域が形成されているこ
とを特徴とする請求項6,7,8または9記載のダイオ
ード。 - 【請求項11】 前記第1の不純物拡散層には、当該第
1の不純物拡散層の外形の内側に沿って複数のコンタク
ト領域が形成されていることを特徴とする6,7,8,
9または10記載のダイオード。 - 【請求項12】 第1の節点と第2の節点との間に接続
される抵抗素子であって、前記第1の節点に接続された
第1の配線層の第1の配線と、前記第1の配線に一端が
接続された第1のスルーホールと、前記第1のスルーホ
ールの他端に接続された第2の配線層の第2の配線と、
前記第2の配線に一端が接続された第2のスルーホール
と、前記第2のスルーホールの他端に接続されかつ前記
第2の節点に接続された前記第1の配線層の第3の配線
とで構成されることを特徴とする抵抗素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8669098A JPH11284128A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8669098A JPH11284128A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 保護回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11284128A true JPH11284128A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13893980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8669098A Pending JPH11284128A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11284128A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6376881B1 (en) | 1999-11-18 | 2002-04-23 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Protective element formed in an SOI substrate for preventing a breakdown in an oxide film located below a diffused resistor |
| KR100400276B1 (ko) * | 2000-05-31 | 2003-10-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 정전기방전 보호소자가 구비된 반도체장치의 레이아웃 |
| JP2006319180A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Rohm Co Ltd | 半導体装置及びこれを用いた光電変換装置、スキャナ |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP8669098A patent/JPH11284128A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6376881B1 (en) | 1999-11-18 | 2002-04-23 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Protective element formed in an SOI substrate for preventing a breakdown in an oxide film located below a diffused resistor |
| US6524898B2 (en) | 1999-11-18 | 2003-02-25 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of fabricating a protective element in an SOI substrate |
| US6784497B2 (en) | 1999-11-18 | 2004-08-31 | Oki Electric Industry, Co., Ltd. | Semiconductor device |
| KR100400276B1 (ko) * | 2000-05-31 | 2003-10-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 정전기방전 보호소자가 구비된 반도체장치의 레이아웃 |
| JP2006319180A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Rohm Co Ltd | 半導体装置及びこれを用いた光電変換装置、スキャナ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001212 |