JPS6180848A - Electrostatic breakdown prevention element and its manufacturing method - Google Patents

Electrostatic breakdown prevention element and its manufacturing method

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Publication number
JPS6180848A
JPS6180848A JP59201765A JP20176584A JPS6180848A JP S6180848 A JPS6180848 A JP S6180848A JP 59201765 A JP59201765 A JP 59201765A JP 20176584 A JP20176584 A JP 20176584A JP S6180848 A JPS6180848 A JP S6180848A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
high voltage
conductivity type
type region
prevention element
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP59201765A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sadao Ogura
小倉 節生
Shizuo Kondo
近藤 静雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59201765A priority Critical patent/JPS6180848A/en
Publication of JPS6180848A publication Critical patent/JPS6180848A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D89/00Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
    • H10D89/60Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]

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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、静電破壊防止技術さらにはバイポーラ型半
導体集積回路装置に適用して特に有効な技術に関するも
ので、たとえば、バイポーラ素子を用いて構成された半
導体集積回路装膜の内部回路を静電破壊から保獲するの
に利用して有効な技術に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to an electrostatic discharge prevention technique and a technique particularly effective when applied to bipolar semiconductor integrated circuit devices, such as those constructed using bipolar elements. The present invention relates to an effective technique that can be used to protect internal circuits of semiconductor integrated circuit films from electrostatic damage.

〔背景技術〕[Background technology]

一般に、バイポーラ素子などの電流駆動型素子を用いた
回路は、C−MOSなどの電圧駆動型素子を用いたもの
に比べて、静電気などによる破壊の恐れが少ないとされ
ていた。そこで、今までのバイポーラ型半導体集積回路
装置では、それほど入念な静電破壊防止対策は講じられ
ていなかった。
Generally, circuits using current-driven elements such as bipolar elements are considered to be less likely to be destroyed by static electricity than circuits using voltage-driven elements such as C-MOS. Therefore, conventional bipolar semiconductor integrated circuit devices have not taken such elaborate measures to prevent electrostatic damage.

ところが、素子の微細化が進むに従って、バイポーラ素
子を用いた回路といえども、静電気などの高圧サージよ
る破壊の恐れが太くなってきた。
However, as devices become smaller and smaller, even circuits using bipolar devices are at increased risk of being destroyed by high-voltage surges such as static electricity.

この素子の微細化がさらに進むと、バイポーラ型半導体
集積回路装置において採用されていた従来の簡単な静電
破壊防止対策では不十分となり、さらに確実かつ万全な
静電破壊防止対策が必要となってくる。
As the miniaturization of these devices progresses further, the conventional simple measures to prevent electrostatic damage that have been adopted in bipolar semiconductor integrated circuit devices will no longer be sufficient, and even more reliable and thorough measures to prevent electrostatic damage will be required. come.

第1図は、特公昭53−21838号公報に記載された
従来の静電破壊防止素子を示す。
FIG. 1 shows a conventional electrostatic breakdown prevention element described in Japanese Patent Publication No. 53-21838.

先ず、第1図(alは静電破壊防止素子1の断面状態を
示す。同図に示す静電破壊防止素子1では、n導電型領
域をなす半導体基体11nにp4@、型領域21pが形
成され、さらにこのp導電型領域21p内にn導電型領
域12nが形成されている。
First, in FIG. 1 (al indicates a cross-sectional state of the electrostatic breakdown prevention element 1. In the electrostatic breakdown prevention element 1 shown in the figure, a p4@ type region 21p is formed on a semiconductor substrate 11n forming an n conductivity type region. Furthermore, an n-conductivity type region 12n is formed within this p-conductivity type region 21p.

さらに、最内側に形成されたn導電現領域12nの互い
に相対向する2つの端部からそれぞれ電極4が取出され
ている。そして、一方の端部から取出された電極4は、
静電気などの高電圧源が接続ゎうヵ1.エフいいヵヨイ
/’ 、)”P i n K;lj@     ’され
る。また、他方の端部から取出された電極4は、バイポ
ーラ素子によって構成される被保設回路5に接続される
Furthermore, electrodes 4 are taken out from two mutually opposing ends of the n-conductive current region 12n formed on the innermost side. The electrode 4 taken out from one end is
If a high voltage source such as static electricity is connected, 1. The electrode 4 taken out from the other end is connected to the protected circuit 5 constituted by a bipolar element.

以上のようにして、入力端子パ・ノドPinと被保訝回
路5との間に静電破壊防止素子1が介在さ 。
As described above, the electrostatic damage prevention element 1 is interposed between the input terminal terminal Pin and the protected circuit 5.

せられている。I am forced to do so.

次に、第1図(blは、上記静電破壊防止素子1の等価
回路を示す。上述した静電破壊防止素子]は、等価的に
2つのnpn型バイポーラトランジスタQl、Q2を有
すると見ることができる。両バイポーラトランジスタQ
1.Q2の各エミッタは抵抗R】を介して互いに接続さ
れている。この抵抗R1はn導電型領域12nの寄生抵
抗(拡散層抵折)によるものである。また、両バイポー
ラトランジスタQL Q2の各コレクタは互いに共通接
続されて接地電位に接続されている。
Next, FIG. 1 (bl shows the equivalent circuit of the electrostatic damage prevention element 1 described above) can be seen as equivalently having two npn type bipolar transistors Ql and Q2. Both bipolar transistors Q
1. The emitters of Q2 are connected to each other via a resistor R]. This resistance R1 is due to parasitic resistance (diffusion layer resistance) of the n-conductivity type region 12n. Further, the respective collectors of both bipolar transistors QL and Q2 are commonly connected to each other and connected to the ground potential.

ここで、上述した静電破壊防止素子1の動作を説明する
Here, the operation of the electrostatic breakdown prevention element 1 described above will be explained.

先ず、入力端子バッドPinK負の高電圧が印加された
とする。この場合、上記npQ型バイポーラトランジス
タQ1.Q2は、接地電位側から入力端子バッドPin
側へ流れるペース電流によって導通駆動される、このn
pn型バイポーラトランジスタQ1.Q2の導通忙よっ
て、接地電位側から入力端子パッドPin側に向けてバ
イパス電流が流れる。これにより、入力端子、< ノド
Pinに印加された高電圧が被保a回路5に印加される
前に電圧クランプされるようになる。この結果、被保護
回路5が負の高電圧による破壊から保獲さ゛れる。
First, assume that a negative high voltage is applied to the input terminal PinK. In this case, the npQ type bipolar transistor Q1. Q2 connects the input terminal bad Pin from the ground potential side.
This n
pn type bipolar transistor Q1. Due to the conduction of Q2, a bypass current flows from the ground potential side to the input terminal pad Pin side. As a result, the high voltage applied to the input terminal Pin is voltage clamped before being applied to the protected circuit 5. As a result, the protected circuit 5 is protected from being destroyed by the negative high voltage.

次に、入力端−子パッドPinに正の高′社圧が印加さ
れたとする。この場合、上記npn型バイポーラトラン
ジスタQ1.Q2は、逆方向トランジスタ(インバース
・トランジスタ)として動作し、接地電位側の領域(l
lp)がエミッタとして、入力端子パッドOin側の領
域(12n)がコレクタとしてそれぞれ動作するように
なる。そして、この逆方向トランジスタQl、Q2が、
入力端子パッドPin側から接地電位側へ流れるベース
電流によって導通駆動される。この逆方向トランジスタ
Ql、Q2の導通によって、入力端子ハツトPin側か
ら接地電位側に向けてバイパス電流が流れる。これによ
り、入力端子パッドPinに印加された高電圧が被保簡
回路5に印加される前にr[i圧りランプされるように
なる。この結果、被保証回路5が正の高1W圧による破
壊からも保護される。
Next, assume that a positive high voltage is applied to the input terminal pad Pin. In this case, the npn type bipolar transistor Q1. Q2 operates as a reverse transistor (inverse transistor) and is connected to the ground potential side region (l
lp) operates as an emitter, and the region (12n) on the input terminal pad Oin side operates as a collector. And these reverse direction transistors Ql and Q2 are
It is driven into conduction by a base current flowing from the input terminal pad Pin side to the ground potential side. Due to the conduction of the reverse direction transistors Ql and Q2, a bypass current flows from the input terminal pin side toward the ground potential side. As a result, the high voltage applied to the input terminal pad Pin is ramped to r[i before being applied to the protected circuit 5. As a result, the guaranteed circuit 5 is protected from being destroyed by the positive high voltage of 1 W.

以上のように1.て、上述した従来の静電破壊防止素子
は、正負いずれの極性の高電圧からも被保訟回路5を破
壊から保護することができるようになっている。
As mentioned above, 1. The above-described conventional electrostatic damage prevention element is capable of protecting the insured circuit 5 from being destroyed by high voltages of either positive or negative polarity.

しかしながら、上述した静電破壊防止素子では、トラン
ジスタをJlln方向と逆方向に動作させることfよっ
て正負いずれの極性のi%”bL圧に対しても伏設効果
を得るようにしているため、トランジスタが順方向に動
作するときは良いが、それが逆方向に動作したときの破
壊防止動作が相対的に劣る、という問題点が生じるとい
うことが本発明者らによって明らかとされた。つまり、
正負いずれの極性の高電圧に対しても破壊防止動作が行
なわれるというものの、その防止効果は対等ではなく、
例えば上述(7た素子では、印加高電圧の極性が正のと
きの防止効果が負のときのそれよりもどうしても低くな
ってしまう。このため、静電破壊防止素子としての総合
評価は、その効果0の低い方に合わせたものとなってし
まう。
However, in the above-mentioned electrostatic discharge prevention device, the transistor is operated in the direction opposite to the Jlln direction, so that the effect of submerging the transistor against i%"bL pressure of either positive or negative polarity is obtained. The inventors of the present invention have clarified that the problem arises in that, although it is good when it operates in the forward direction, its destruction prevention operation is relatively poor when it operates in the reverse direction.In other words,
Although destruction prevention operation is performed against high voltages of either positive or negative polarity, the prevention effects are not equal;
For example, in the device mentioned above (7), the prevention effect when the polarity of the applied high voltage is positive is inevitably lower than that when the polarity of the applied high voltage is negative.For this reason, the overall evaluation as an electrostatic damage prevention device is based on its effectiveness. The value will be adjusted to the lower value of 0.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明の目的は、比較的簡単かつ微細化に適した構成
でもって、正負両極性の印加高電圧に対して、そのいず
れか一方の極性に偏ることなく、どちらの極性に対して
も良好な静を破壊防止技術を得ることができるようにし
、これKより総合的に高い評価を得ることができるよう
にした静を破壊防止技術を提供するものである、 この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
An object of the present invention is to provide a structure that is relatively simple and suitable for miniaturization, and is capable of providing good performance for both positive and negative polarities of applied high voltage without being biased towards either polarity. The above-mentioned and other objects of the present invention are to provide a static destruction prevention technology that can be evaluated comprehensively higher than K. Novel features will become apparent from the description herein and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願において開示される発明のうち代表的なも。。ワ!
’&fln[iJ[−j□1、工、8゜、お。アあ  
  する。
Representative inventions disclosed in this application. . Wow!
'&fln[iJ[-j□1, eng, 8°, o. Aah
do.

すなわち、静電破壊防止素子を構成するバイポーラトラ
ンジスタのベース領域となる部分から電極を取出すこと
により、比較的簡単かつ微純化に適した構成でもって、
正負両極性の印加高電圧に対して、そのいずれか一方の
極性に偏ることなく、どちらの極性に対しても良好な静
電破壊防止効果を得ることができるようにし、これによ
り静電破壊防止素子として総合的に高い評価を得ること
ができるよってする、という目的を達ル又するものであ
る。
That is, by taking out the electrode from the base region of the bipolar transistor that constitutes the electrostatic damage prevention element, a relatively simple structure suitable for micro-purification can be achieved.
With respect to applied high voltages of both positive and negative polarities, it is possible to obtain a good electrostatic damage prevention effect for both polarities without being biased towards one of the polarities, thereby preventing electrostatic damage. This is intended to achieve the purpose of obtaining a comprehensively high evaluation as a device.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の代表的な実施例を図面を参照しながら
説明する。
Hereinafter, typical embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

ICお、[2面において同一符号は同一あるいは相当部
分を示す。
IC O, [On the two sides, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

第2図はこの発明の一実施例による静電破壊防止素子の
断面状態9等価回路および平面レイアウト状態を示す。
FIG. 2 shows a cross-sectional state 9 equivalent circuit and a planar layout state of an electrostatic breakdown prevention element according to an embodiment of the present invention.

第2図(atにおいて、この発明の一実施例による静電
破壊防止効果1は、p−型シリコン半導体基板20にn
−型エピタキシャル層11を形成してなる半導体基体の
一部に形成される。この半導体基体には、微細加工によ
る回路が集積形成され、またこの回路を外部と接続する
ための入出力端子パッドが形成される。上記静電破壊防
止素子]は、その入力端子パッドPinと内部の被保β
回路5の間に介在すべく設けられる。
In FIG. 2 (at), the electrostatic damage prevention effect 1 according to an embodiment of the present invention is shown in FIG.
It is formed on a part of the semiconductor substrate on which the − type epitaxial layer 11 is formed. On this semiconductor substrate, a microfabricated circuit is integrated and formed, and input/output terminal pads for connecting this circuit to the outside are formed. The above electrostatic damage prevention element] has its input terminal pad Pin and internal protected β
It is provided to be interposed between the circuits 5.

上記静電破壊防止素子1が形成される領域a1はp型分
離拡散層22に囲まれて、周囲から電気的に分離されて
いる。さらに、その領域a1は、例えばエツチングなど
によって、そのエピタキシャル層11部分が薄く削られ
て皿状の凹部6をなしている。
The region a1 where the electrostatic breakdown prevention element 1 is formed is surrounded by a p-type isolation diffusion layer 22 and electrically isolated from the surroundings. Further, in the region a1, the epitaxial layer 11 is thinly etched to form a dish-shaped recess 6, for example, by etching.

ここで、上記静電破壊防止素子1は、第2図(atに示
すように、上記p−型シリコン半導体基板20を第1導
電型領域とし、この第1導電型領域に第2導電型領域と
してのn 型拡散層12を選択形成し、さらにこのn+
型型数散層12達するように選択拡散された第1導電型
領域としてのp+型型数散層21よって形成される。
Here, as shown in FIG. 2(at), the electrostatic damage prevention element 1 has a p-type silicon semiconductor substrate 20 as a first conductivity type region, and a second conductivity type region in this first conductivity type region. selectively forms an n-type diffusion layer 12 as a
It is formed by the p+ type scattering layer 21 as a first conductivity type region selectively diffused so as to reach the type scattering layer 12.

上記3つの領域により、第2図(blに示すように、多
数の縦型(を造のpnp型バイポーラトランジスタQl
、Q2.・・・、Qnが等価的に分布形成される。各ト
ランジスタQl、Q2.・・・t Qnのエミッタ間お
よびベース間にはそれぞれ抵抗RI。
As shown in FIG.
, Q2. ..., Qn is equivalently distributed. Each transistor Ql, Q2 . ...t A resistor RI is provided between the emitter and base of Qn, respectively.

R2が専制的に直列に介在している。この場合の抵抗R
1,R2にそれぞれ上記拡散層21.12の抵抗による
ものであり、抵抗R1,R2の抵抗値は、R1(R2と
いう関静忙ある。また、各トランジスタQ1.Q2.・
・・、Qnのコレクタは、上記半導体基板20を介して
等価的に共通接続されずいる、 また、第2図(at(bl(c)に示すように、上記第
2導電型領域としてのn++拡散N12の互いに相対向
する2つの端部のうち、その一方から入力端子パッドP
 i n@に接続される電極4が取出され、その他方か
ら被保護回路5側に接続されるTL電極が取出されてい
る。この電極4は、例えば蒸着法により形成したアルミ
ニウム層などによって配線とともに形成されたものであ
る。
R2 is arbitrarily interposed in series. Resistance R in this case
1 and R2 are due to the resistance of the diffusion layer 21.
. . , the collectors of Qn are not equivalently connected in common through the semiconductor substrate 20, and as shown in FIG. The input terminal pad P is connected from one of the two mutually opposing ends of the diffusion N12.
The electrode 4 connected to in@ is taken out, and the TL electrode connected to the protected circuit 5 side is taken out from the other side. This electrode 4 is formed together with the wiring using, for example, an aluminum layer formed by a vapor deposition method.

さらに、この実施例では%第2図1al(blに示すよ
うに、上記入力端子パッドPin側に接続される電極4
が上記n 型拡散層12の内側に形成された第2Nst
型領域としてのp 型拡散層21の一端にも接続される
Furthermore, in this embodiment, as shown in Figure 2 1al (bl), the electrode 4 connected to the input terminal pad Pin side
is the second Nst formed inside the n-type diffusion layer 12.
It is also connected to one end of the p-type diffusion layer 21 as a type region.

さらに、上述した構成に加えて、上記電極4が取出され
る個所には、電極取出用のn+型型数散層1314が追
加拡散されている。第2(c)図において2点鎖線はコ
ンタクト部7を示す。また、上記p 型分離拡散JvJ
22G工接地用端子バンド(図示省略)に直接接続され
て接地されるよ’+Fなっている。
Furthermore, in addition to the above-described configuration, an n+ type scattering layer 1314 for electrode extraction is additionally diffused at the location where the electrode 4 is extracted. In FIG. 2(c), the two-dot chain line indicates the contact portion 7. In FIG. In addition, the above p-type separation diffusion JvJ
It is directly connected to the 22G grounding terminal band (not shown) and grounded.

そして、以北のように構成された結果、7;42図(b
lに示すように、第1導電型領域としてのp−型シリコ
ン半導体基板20と第2導電型領域としてのn+型型数
散層12によって、接地電位側から上記入力端子Pin
側に向けて等価的に接αする°“接合%”r # −)
”D I ″′;形成さi ”(1,゛る・     
   1第3図ral(blは、上述した静電破壊防止
素子の動作を示す2 先ず、第3図(alに示すように、上記入力端子パッド
Pinに電極性の高電圧源+Vsrgが接続されたとす
る、この場合、上記pnp型バイポーラトランジスタQ
n、・・・、Q2.Qlはp 型拡散層2]をエミッタ
とする順方向トランジスタとして動作し、被保箇回路5
側のトランジスタQnから順に導通駆動される。これに
より、矢印方向にバイパス電流工pが流れて、上記高電
圧源十Vsrgからの印加電圧が被保護回路5の手前で
クランプされるようになる、矢印の大きさは、バイパス
電流工pの大きさを示している、このバイパス電流の大
きさは、抵抗R1,R2の大小関係より決定され、pn
p型バイポーラトランジスタQnで最大の電流が流れる
ようになる。この結果、被保護回路5が正の高電圧源+
Vsrgによる破壊から保簡される。
As a result of being configured as shown in the north, Figure 7;42 (b
As shown in FIG. 1, the input terminal Pin is connected from the ground potential side by the p- type silicon semiconductor substrate 20 as the first conductivity type region and the n+ type scattering layer 12 as the second conductivity type region.
Equivalently tangent α toward the side ° “Joint %” r # −)
“D I ″′; Formation i ” (1,゛ru・
1 Figure 3 ral (bl shows the operation of the electrostatic breakdown prevention element described above. 2 First, as shown in Figure 3 (al), when the polar high voltage source +Vsrg is connected to the input terminal pad Pin, In this case, the pnp bipolar transistor Q
n,...,Q2. Ql operates as a forward transistor with the p-type diffusion layer 2 as an emitter, and
The transistors Qn on the side are sequentially turned on. As a result, the bypass current p flows in the direction of the arrow, and the applied voltage from the high voltage source Vsrg is clamped in front of the protected circuit 5. The size of the arrow is determined by the bypass current p. The magnitude of this bypass current, which indicates the magnitude, is determined by the magnitude relationship between the resistors R1 and R2, and pn
The maximum current now flows through the p-type bipolar transistor Qn. As a result, the protected circuit 5 is connected to the positive high voltage source +
Saved from destruction by Vsrg.

次に、第3図(blK示すように、上記入力端子パッド
Pinに負極性の高電圧源−Vsrgが接続されたとす
る、この場合、上記pnp型バイポーラトランジスタQ
l、Q2.・・・+ Qnはp 型拡散層21をコレク
タとする逆方向トランジスタとして動作し、入力端子パ
ッドPinS側のトランジスタQ1から順に導通駆動さ
れる。これにより、矢印方向にバイパス電流II)が流
れて、上記高電圧源−Vsrgからの印加電圧が被保護
回路5の手前でクランプされるようになる、矢印の太ぎ
さは、バイパス電流Ipの大きさを示す。この結果。
Next, as shown in FIG. 3 (blK), it is assumed that a negative polarity high voltage source -Vsrg is connected to the input terminal pad Pin. In this case, the pnp type bipolar transistor Q
l, Q2. . . .+ Qn operates as a reverse transistor with the p-type diffusion layer 21 as its collector, and is driven to conduction in order from the transistor Q1 on the input terminal pad PinS side. As a result, the bypass current II) flows in the direction of the arrow, and the applied voltage from the high voltage source -Vsrg is clamped in front of the protected circuit 5. The thickness of the arrow indicates the size of the bypass current Ip. Show that. As a result.

被保護回路5が負の高電圧源−Vsrgによる破壊から
も保護される。さらに、この場合には、上記ダイオード
D1にもバイパス′ば流Ipが流れる。
The protected circuit 5 is also protected from destruction by the negative high voltage source -Vsrg. Further, in this case, the bypass current Ip also flows through the diode D1.

このバイパスt’i I pは、接地電位側から上記ダ
イオードD1の順方向を通って入力端子パッドPin側
に直接流4る。これにより、トランジスタQ1. Q2
.・・・、Qnが逆方向動作することによる動作特性の
低下を補うバイパス電流Ipが流れるようになる。この
結果、負極性の高電圧源−V s−r gが接続された
ときにも、電極性の高電圧源+Vsrgが接続された場
合と同様の良好な静電破壊防止効果を得ることができる
ようになる、そして、これにより静電破壊防止素子とし
て総合的に高い評価を得ることができるようになる。
This bypass t'i I p flows directly from the ground potential side to the input terminal pad Pin side through the forward direction of the diode D1. This causes transistor Q1. Q2
.. . . ., a bypass current Ip flows to compensate for the deterioration in operating characteristics due to Qn operating in the reverse direction. As a result, even when the negative polarity high voltage source -Vsrg is connected, it is possible to obtain the same good electrostatic damage prevention effect as when the polar high voltage source +Vsrg is connected. As a result, it is possible to obtain an overall high evaluation as an electrostatic damage prevention element.

第4 (at(bl図はこの釦明による静電破壊防止素
子の別の実施例を示す。
4th (at(bl) figure shows another embodiment of the electrostatic breakdown prevention element using this button light.

同図に示す実施例は、基本的には前述した実施例と同じ
である。その特徴とするところは、第261α型領域と
してn++埋込層15とn−型エピタキシャル層]1を
利用している。また、p型分離拡散層22が溝61の下
(第4(a)図)又は、フィールド酸化膜62(第4(
b)図)に形成されている。このような構成によっても
、前述したものと同様の効果を得ることができる。
The embodiment shown in the figure is basically the same as the embodiment described above. Its feature is that an n++ buried layer 15 and an n- type epitaxial layer]1 are used as the 261α type region. Further, the p-type isolation diffusion layer 22 is located under the groove 61 (FIG. 4(a)) or under the field oxide film 62 (the fourth (FIG. 4(a)).
b) It is formed in Figure). Even with such a configuration, the same effects as those described above can be obtained.

第5図はこの発明による静電破壊防止素子のさらに別の
実施例を示す。
FIG. 5 shows yet another embodiment of the electrostatic breakdown prevention device according to the present invention.

同図に示す実施例も、基本的には第2図に示した実施例
と同じである。その%徽とするところは、静電破壊防止
素子1が形成される領域が平坦に形成され、さらに第2
導電型領域がn−型エピタキシャル層11だけによって
形成されている、このような構成によっても、前述した
ものと同様の効果を得ることができる。
The embodiment shown in the figure is also basically the same as the embodiment shown in FIG. The reason for this is that the area where the electrostatic damage prevention element 1 is formed is flat, and the area where the electrostatic damage prevention element 1 is formed is flat, and
Even with such a configuration in which the conductivity type region is formed only by the n-type epitaxial layer 11, the same effects as those described above can be obtained.

以上の4つの実施例は、静電破壊防止素子が形成される
半導体集積回路装置の製造プロセスの種類に合わせて採
用することができる。つまり、上記静電破壊防止素子は
、その構成を例えば上述した4つの実施例の中から選ぶ
ことによって、半導体集積回路装置の内部回路を形成す
る工程だけでもって、静電破壊防止素子を形成するため
の特別な工程を加えることなく、形成することができる
The above four embodiments can be adopted depending on the type of manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device in which the electrostatic breakdown prevention element is formed. In other words, by selecting the structure of the electrostatic damage prevention element from, for example, the four embodiments described above, the electrostatic damage prevention element can be formed using only the process of forming the internal circuit of a semiconductor integrated circuit device. It can be formed without adding any special process.

第6図は第2図に示した静電破壊防止素子の製造方法の
一実施例をその工程順に示す。
FIG. 6 shows an example of a method for manufacturing the electrostatic breakdown prevention element shown in FIG. 2 in the order of steps.

先ず、第6図(atに示すように、p−型シリコン半導
体基板20にn−型エピタキシャル層11を載せた半導
体基体を形成する。
First, as shown in FIG. 6 (at), a semiconductor substrate having an n-type epitaxial layer 11 placed on a p-type silicon semiconductor substrate 20 is formed.

次に、同図(blに示すように、上記静電破壊防止素子
が形成される領域に皿状の凹部6を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (bl), a dish-shaped recess 6 is formed in the region where the electrostatic breakdown prevention element is to be formed.

この凹部6は、例えば表面酸化膜3と望化膜31をマス
クとするエツチングによって形成することができるcl この後、同図(clに示すように、第2導電型領域とし
てのn+型型数散層12半導体基板2o中に達する深さ
まで選択的に拡散形成する。さらに、この口“型拡散帰
12内に第125電型領域としてのp+型型数散層21
形成する。これとともに、p+型分ト1を拡散層22を
周囲に形成する。
This concave portion 6 can be formed, for example, by etching using the surface oxide film 3 and the oxidation film 31 as a mask.After this, as shown in FIG. A scattered layer 12 is selectively diffused to a depth reaching the semiconductor substrate 2o.Furthermore, a p+ type scattered layer 21 as a 125th electric type region is formed within this "gate" type diffusion layer 12.
Form. At the same time, a p+ type layer 1 is formed around a diffusion layer 22.

そして、jρ終の拡散工程として、同図(dlに示すよ
うに、上記n1型拡散層2の互℃゛に相対向する2つの
端部にそれぞれ電極取出用のn+型型数散層13.14
を選択的に追加拡散する。
As the final diffusion step, as shown in the same figure (dl), an n+ type scattering layer 13. 14
Selectively add and diffuse.

この後、P1図felに示すよ5に、上記第1導電型領
域としてのp+型拡散磨21の一端部に電極取出用の開
孔71を設けろ。この開孔71は、他の部分における策
桧取出用の開孔と同時に設けられる。ただし、最終の拡
散工程にて形成された拡散層13.14上は、開孔を形
成せずにそのままにしておく、これらの最終拡散層13
.14の表面には、その拡散層形成の際のマスク工程の
痕跡として、他の部分よりも薄い酸化膜が残されている
After this, as shown in Figure P1 5, an opening 71 for taking out the electrode is provided at one end of the p+ type diffusion layer 21 serving as the first conductivity type region. This opening 71 is provided at the same time as the opening for extracting the cypress in other parts. However, the diffusion layers 13 and 14 formed in the final diffusion process are left as they are without forming any openings.
.. On the surface of 14, an oxide film that is thinner than other parts remains as a trace of the mask process during the formation of the diffusion layer.

この部分的に薄く残された表面酸化膜は、他の部分より
も薄いために、洗浄処理(あるいはエツチング処理)に
よって他の相対的に厚い酸化股部分よりも先に洗い落と
すことかでざる。
Since this partially thin surface oxide film is thinner than other parts, it must be washed off by cleaning (or etching) before other relatively thick oxidized parts.

従って、同図(flに示すように、上記最終拡散層13
.14の表面に部分的に薄く残された酸化膜だけが除去
されるような洗浄処理を行な5ことにより、上記電極取
出用口“型拡散層13.14上にそれぞれ自己整合的に
電極取出用開孔72が形成される。いわゆる、ウオIシ
ュド・エミノタ工程がここで行なわれる。
Therefore, as shown in the same figure (fl), the final diffusion layer 13
.. By performing a cleaning treatment to remove only the partially thin oxide film left on the surface of the electrode 14, the electrodes are taken out in a self-aligned manner on the electrode extraction opening "type diffusion layers 13 and 14," respectively. An aperture 72 is formed in which a so-called auxiliary process is performed.

電極取出用の開孔が形成されたならば、同図fglに示
すよ5K、例えば蒸着法により形成されたアルミニウム
層などをパターニング形成することによって、電極4を
配線とともに形成する。
Once the opening for taking out the electrode has been formed, the electrode 4 is formed together with the wiring by patterning a 5K aluminum layer formed by, for example, a vapor deposition method, as shown in FIG.

以上のようにして、第2図に示した実施例の静電破壊防
止素子1を製造することができる。そして、上述1−た
方法の実施例では、静電破壊防止素子1を形成する際に
、微NIB加工に有利7cウオl/ニド・エミ/り工程
を行なうことができる、という利点かある。
In the manner described above, the electrostatic breakdown prevention element 1 of the embodiment shown in FIG. 2 can be manufactured. The embodiment of method 1 mentioned above has the advantage that when forming the electrostatic breakdown prevention element 1, it is possible to carry out the 7c wafer/nido-emi/re process, which is advantageous for fine NIB processing.

前記実施例でに、入力端子パッドP i nに接続され
る電極4は、電極取出用【1++拡散層]3とp+型型
数散層21両層に1つの表面r1ン化j1り3に開けた
開孔部でコンタクトを取っているが、それには限定され
なし・。たとえば、電極取出用n 型拡散層13とp+
型拡散21を所望の間隔を開けて形成した場合、両拡散
層上の酸化膜3に各々開孔部をもうけ、この各開孔部を
利用しアルミニウム膜で両拡敬層を短絡してもよい。
In the above embodiment, the electrode 4 connected to the input terminal pad P in is formed by forming one surface on both the [1++ diffusion layer] 3 for electrode extraction and the p+ type scattering layer 21. Contact is made through the open hole, but it is not limited to that. For example, the n-type diffusion layer 13 for electrode extraction and the p+
When the mold diffusions 21 are formed with a desired spacing, openings are formed in the oxide film 3 on both diffusion layers, and these openings are used to short-circuit both diffusion layers with an aluminum film. good.

〔効果〕〔effect〕

il+  静電破壊防止素子を構成するバイポーラトラ
ンジスタのベース領域となる部分から電極を取出すこと
により、比較的簡単かつ徽細化に適した構成でもって、
正負両極性の印加高電圧に対して、そのいずれか一方の
極性に偏ることな(、どちらの極性に対しても良好な静
電破壊防止効果を得ろことがでさ、これによりその静電
破壊防止素子に総合的に筒い評価を与えることができろ
、という効果が得られる。
il+ By taking out the electrode from the base region of the bipolar transistor that constitutes the electrostatic breakdown prevention element, a relatively simple structure suitable for miniaturization can be achieved.
For applied high voltages of both positive and negative polarities, it is important not to be biased toward one of the polarities. This provides the effect of being able to give a comprehensive rating to the prevention element.

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。例えば、上記npn
型バイポーラトランジスタQ1.Q2.・・・、Qnが
npn型ハイホーラトランジスタとなるような構成であ
ってもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on examples, it goes without saying that this invention is not limited to the above-mentioned examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, the above npn
type bipolar transistor Q1. Q2. . . . Qn may be an npn type high hole transistor.

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるバイポーラ型半導体
集積回路装冒に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、例えば、バイポーラ/MO
3混在型の半導体集積回路装置などにも適用できる、 第26両11どの発明の一実施例による静電破壊防止素
子の断面状態9等価回路および平面レイアラ作を示す図
、 第4 (at、 fb1図はこの発明の別の実施例によ
る静電破壊防止素子の断面状態を示す因、 第5図はこの発明のさらに別の実施例による静電破壊防
止素子の断面状態を示す図、 第6(a)〜fg1図は第2図に示した静電破壊防止素
子の展造方法の要部一実施例をその工程順に示す図であ
る。
In the above description, the invention made by the present inventor was mainly applied to bipolar semiconductor integrated circuit equipment, which is the background field of application, but the invention is not limited thereto. M.O.
Figure 4 (at, fb1) showing a cross-sectional state 9 equivalent circuit and planar layout design of an electrostatic breakdown prevention element according to an embodiment of the invention, which can be applied to semiconductor integrated circuit devices of mixed type. Figure 5 shows a cross-sectional state of an electrostatic damage prevention element according to another embodiment of the present invention; Figure 5 shows a cross-sectional state of an electrostatic damage prevention element according to still another embodiment of the invention; Figures a) to fg1 are diagrams showing, in order of steps, an embodiment of the main part of the method for expanding the electrostatic breakdown prevention element shown in Figure 2.

Pin・・・高′4圧が印加される入力端子パッド、1
・・・静取破か)防止素子、11.lln・・・第2導
電型狽域(n−型エピタキシャル層)、12.12n・
・・第225電型領域(n“ 型拡散層)、13.14
・・・′i、5極取出用n+型拡散)・:i、15・・
・n1型埋込憎、20・・・第J尋電型佃域をなすp−
型シリコン半等体九仮−21,2ip・・・第1゛導電
型領域(p 型拡散層)、22・・・p型分離拡散J8
.3・・・表面酸化膜、31・・・窒化膜、4・・・電
極、5・・・被保設回路、6・・・凹部、7・・・コン
タクト部、61・・・溝、62・・・フィールド酸化膜
、71.72・・・電極取出用開孔、Ql、 Q2.・
・・、Qn・・・pnp型バイポーラトランジスタ、D
 I =・・ダイオード、+V s r g 、−Vs
 r g第  1  図 (,2) 第   3  図 2.t     (a−) (4:( 第4 ((L)図 ζノ し゛ 第4(b)ド1 第   5  図 第   6  図 (久) 第  6  図 ’r”    (C3 第   6  図 !θ ″
Pin...Input terminal pad to which high '4 voltage is applied, 1
... Shitori break?) prevention element, 11. lln...Second conductivity type confined region (n-type epitaxial layer), 12.12n.
...225th electric type region (n" type diffusion layer), 13.14
...'i, n+ type diffusion for 5-pole extraction):i, 15...
・N1 type implantation, 20... p- forming the J Jinden type Tsukuda area
Type silicon semi-isomer 9-21, 2ip... 1st conductivity type region (p type diffusion layer), 22... p type separation diffusion J8
.. 3... Surface oxide film, 31... Nitride film, 4... Electrode, 5... Circuit to be preserved, 6... Concave portion, 7... Contact portion, 61... Groove, 62 ... Field oxide film, 71.72 ... Electrode extraction hole, Ql, Q2.・
..., Qn...pnp type bipolar transistor, D
I =...diode, +Vsrg, -Vs
r gFigure 1 (,2) Figure 3 Figure 2. t (a-) (4:( 4th (L) Figure ζ 4th (b) 1st Figure 5 Figure 6 (H) Figure 6 'r'' (C3 Figure 6! θ''

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1導電型領域内に形成された第2導電型領域内に
さらに第1導電型領域を形成してなる縦型構造のバイポ
ーラトランジスタを有し、このバイポーラトランジスタ
を外部からの印加高電圧の極性に応じて順方向トランジ
スタあるいは逆方向トランジスタとして動作させること
により、上記印加高電圧をクランプして被保護回路をそ
の印加高電圧による破壊から保護する両極性の静電破壊
防止素子であって、上記第2導電型領域の互いに相対向
する2つの端部のうち、その一方から上記高電圧が印加
される側に接続される電極が取出され、その他方から上
記被保護回路側に接続される電極が取出されていること
を特徴とする静電破壊防止素子。 2、上記高電圧が印加される側に接続される電極が、上
記第2導電型領域の内側に形成された第1導電型領域の
一端に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の静電破壊防止素子。 3、第1導電型領域内に形成された第2導電型領域内に
さらに第1導電型領域を形成することによって縦型構造
のバイポーラトランジスタを形成し、このバイポーラト
ランジスタを外部からの印加高電圧の極性に応じて順方
向トランジスタあるいは逆方向トランジスタとして動作
させるようにすることにより、上記印加高電圧をクラン
プして被保護回路をその印加高電圧による破壊から保護
する両極性の静電破壊防止素子を製造する方法であって
、上記第2導電型領域の互いに相対向する2つの端部の
うち、その一方から上記高電圧が印加される側に接続さ
れる電極を取出し、その他方から上記被保護回路側に接
続される電極を取出す工程を行なうとともに、上記電極
を形成する前の工程として、上記電極取出部分に予め電
極取出用の拡散層をそれぞれ選択拡散する工程を行ない
、この選択拡散の跡に部分的に薄く残された表面酸化膜
を洗浄処理によって除去することにより、上記電極取出
しのための開孔を自己整合的に形成することを特徴とす
る静電破壊防止素子の製造方法。
[Claims] 1. A bipolar transistor with a vertical structure in which a first conductivity type region is further formed in a second conductivity type region formed in a first conductivity type region, A bipolar electrostatic capacitor that clamps the applied high voltage and protects the protected circuit from destruction by the applied high voltage by operating as a forward transistor or reverse transistor depending on the polarity of the externally applied high voltage. In the destruction prevention element, an electrode connected to the side to which the high voltage is applied is taken out from one of the two opposing ends of the second conductivity type region, and the electrode connected to the side to which the high voltage is applied is taken out from the other end. An electrostatic breakdown prevention element characterized by having an electrode connected to the protection circuit side taken out. 2. Claims characterized in that the electrode connected to the side to which the high voltage is applied is connected to one end of the first conductivity type region formed inside the second conductivity type region The electrostatic breakdown prevention element according to item 1. 3. A vertical structure bipolar transistor is formed by further forming a first conductivity type region within a second conductivity type region formed within the first conductivity type region, and this bipolar transistor is connected to an externally applied high voltage. A bipolar electrostatic discharge prevention element that clamps the applied high voltage and protects the protected circuit from damage caused by the applied high voltage by operating as a forward transistor or a reverse transistor depending on the polarity of the device. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein an electrode connected to the side to which the high voltage is applied is taken out from one of the two opposing ends of the second conductivity type region, and the electrode connected to the side to which the high voltage is applied is taken out from the other end. In addition to performing a step of taking out the electrodes to be connected to the protection circuit side, as a step before forming the electrodes, a step of selectively diffusing a diffusion layer for taking out the electrodes in the electrode take-out portion is carried out in advance, and this selective diffusion is performed. A method for manufacturing an electrostatic breakdown prevention element, characterized in that the opening for taking out the electrode is formed in a self-aligned manner by removing a partially thin surface oxide film left on the trace by a cleaning process.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH022153A (en) * 1987-12-14 1990-01-08 Sgs Thomson Microelectron Sa Protective structure and circuit for protecting integrated circuit from overvoltage

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH022153A (en) * 1987-12-14 1990-01-08 Sgs Thomson Microelectron Sa Protective structure and circuit for protecting integrated circuit from overvoltage

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