EP1198838A1 - Protective structure against electrostatic discharges - Google Patents

Protective structure against electrostatic discharges

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EP1198838A1
EP1198838A1 EP00958220A EP00958220A EP1198838A1 EP 1198838 A1 EP1198838 A1 EP 1198838A1 EP 00958220 A EP00958220 A EP 00958220A EP 00958220 A EP00958220 A EP 00958220A EP 1198838 A1 EP1198838 A1 EP 1198838A1
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gate electrode
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esd
mask
trigger diode
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EP00958220A
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Harald Gossner
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Infineon Technologies AG
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    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
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    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
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    • HELECTRICITY
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    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
    • H01L27/0259Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using bipolar transistors as protective elements

Abstract

The invention concerns a protective structure against electrostatic discharges (ESD), designed for integrated circuits.

Description

Beschreibungdescription
ESD-SchutzstrukturESD protection
Die Erfindung betrifft eine ESD-Schutzstruktur für eine integrierte Schaltung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The E rfindung relates to an ESD protection structure for an integrated circuit according to the preamble of claim. 1
Eine gattungsgemaße ESD-Schutzstruktur ist m "Design and Layout of a High ESD Performance NPN Structure for Submicron BiCMOS/Bipolar Circuits", J. Chen, X. Zhang, A. erasekera und T. Vrotsos, Proceedmgs of the IEEE IRPS (1996), S. 227 ff., beschrieben.A generic ESD protective structure is m "Design and Layout of a High ESD Performance NPN Structure for Submicron BiCMOS / Bipolar Circuits", J. Chen, X. Zhang, A. erasekera and T. Vrotsos, Proceedmgs of the IEEE IRPS (1996) , Pp. 227 ff.
In einem Chip integrierte Schaltungen enthalten Schutzstruk- turen zum Schutz der Ein- oder Ausgange (I/O-Ports) gegen elektrostatische Überspannungen und dadurch verursachten elektrostatischen Entladungen (Electrostatic Discharge (ESD) ) . Diese ESD-Schutzstrukturen sind zwischen dem Ein- gangspad von integrierten Schaltung und den zu schutzenden Eingangs- oder Ausgansanschlussen angeordnet und sorgen dafür, daß bei Einkopplung einer parasitären Überspannung die ESD-Schutzstruktur durchschaltet und der parasitäre Uberspannungsimpuls abgeleitet wird. Derartige Uberspannungsimpulse können im Extremfall zur Zerstörung der integrierten Schal- tung fuhren.Circuits integrated in a chip contain protective structures to protect the inputs or outputs (I / O ports) against electrostatic overvoltages and the resulting electrostatic discharge (ESD). These ESD protection structures are arranged between the input pad of the integrated circuit and the input or output connections to be protected and ensure that when a parasitic overvoltage is coupled in, the ESD protection structure switches through and the parasitic overvoltage pulse is derived. In extreme cases, such overvoltage pulses can lead to the destruction of the integrated circuit.
Mit der immer weiter zunehmenden Strukturverklemerung in der Halbleitertechnologie wird es jedoch immer schwieriger, ESD- Schutzstrukturen bereitzustellen, die einen solchen parasita- ren Uberspannungsimpuls erkennen. Insbesondere bei derzeitigen und zukunftigen CMOS-Technologien ist es aufgrund der geringen Fensterbreite zwischen Betriebsspannung und Durch- bruchspannung der Schaltungselemente der integrierten Schaltungen sehr wichtig, daß die entsprechenden ESD-Schutz- Strukturen in einem sehr eng vorgegebenen Spannungsbereich definiert und reproduzierbar einschalten. In dem eingangs genannten Artikel von Chen et al . und m Figur 1 ist eine gattungsgemaße ESD-Schutzstruktur angegeben, bei der das Schutzelement durch eine Reihenschaltung einer Durchbruchdiode und einem Widerstand getriggert wird. Figur 1 zeigt eine integrierte Schaltung 1, die über eine Verbindungsleitung 2 mit einem Anschlußpad 3 verbunden ist. Zwischen das Anschlußpad 3 und der integrierten Schaltung 1 ist eine ESD-Schutzstruktur 4 angeordnet. Die ESD-Schutzstruktur 4 m Figur 1 besteht aus einem Schutztransistor 5, dessen Laststrecke zwischen der Verbmdungsleitung 2 und einem Anschluß 6, der mit einem Bezugspotential VSS beaufschlagt ist, geschaltet ist. Parallel zur Laststrecke des Schutztransistors 5 ist eine Serienschaltung bestehend aus einer Triggerdiode 7 und einem Widerstand 8 geschaltet. Der Mittelabgriff 9 dieser Seπenschaltung ist mit dem Steueranschluß desWith the ever increasing structure jamming in semiconductor technology, however, it is becoming increasingly difficult to provide ESD protective structures which recognize such a parasitic overvoltage pulse. In the case of current and future CMOS technologies in particular, it is very important due to the small window width between operating voltage and breakdown voltage of the circuit elements of the integrated circuits that the corresponding ESD protection structures are defined and reproducibly switched on in a very narrowly specified voltage range. In the article by Chen et al. and m 1 is indicated a gattungsgemaße ESD protection structure, b ei of the protective element urchbruchdiode by a series circuit of a D and a resistor is triggered. FIG. 1 shows an integrated circuit 1 which is connected to a connection pad 3 via a connecting line 2. An ESD protection structure 4 is arranged between the connection pad 3 and the integrated circuit 1. The ESD protective structure 4 m in FIG. 1 consists of a protective transistor 5, the load path of which is connected between the connecting line 2 and a connection 6 which is supplied with a reference potential VSS. A series circuit consisting of a trigger diode 7 and a resistor 8 is connected in parallel with the load path of the protective transistor 5. The center tap 9 of this Seπenschaltung is with the control connection of
Schutztransistors 5 verbunden. Übersteigt die am Anschlußpad 3 anliegende Spannung die Durchbruchspannung der Triggerdiode 7, so wird über das Potential am Mittelabgriff 9 der Steueranschluß des Schutztransistors 6 derart angesteuert, daß der Schutztransistor 5 und somit die Schutzstruktur 4 eingeschaltet werden.Protection transistor 5 connected. If the voltage applied to the connection pad 3 exceeds the breakdown voltage of the trigger diode 7, the control terminal of the protective transistor 6 is controlled via the potential at the center tap 9 in such a way that the protective transistor 5 and thus the protective structure 4 are switched on.
Problematisch hierbei ist jedoch die Herstellung einer solchen Triggerdiode, die eine möglichst definierbare und repro- duzierbare Durchbruchspannung aufweist. Darüber hinaus darf der Wert der Durchbruchspannung bei verschiedenen ESD- Schutzstrukturen nicht zu stark schwanken.However, the problem with this is the production of such a trigger diode, which has a breakdown voltage that is as definable and reproducible as possible. In addition, the value of the breakdown voltage must not fluctuate too much with various ESD protective structures.
Eine weitere Forderung besteht darin, daß die Triggerdiode im ausgeschalteten Zustand einen möglichst geringen Leckstrom aufweisen darf.Another requirement is that the trigger diode may have the lowest possible leakage current when switched off.
Häufig wird daher als Triggerdiode eine n+/p+ Zenerdiode verwendet. Mit einer solchen Triggerdiode lassen sich zwar sehr niedrige Durchbruchspannungen erzielen, jedoch wird uner- wunschterweise ein sehr hoher Leckstrom erzeugt. Im Gegensatz dazu weisen Triggerdioden, die niedrig dotierte p+-Gebιete und/oder n+-Gebιete aufweisen und somit geringere Leckstrome aufweisen, sehr hohe Durchbruchsspannungswerte auf.An n + / p + zener diode is therefore often used as the trigger diode. With such a trigger diode, very low breakdown voltages can be achieved, but a very high leakage current is undesirably generated. In contrast, trigger diodes have low doped p + components and / or n + units and thus have lower leakage currents, very high breakdown voltage values.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Durchbruchsspannungswerte der Triggerdioden m der Regel ausschließlich über die Dotierungskonzentrationen einstellbar sind, was mitunter sehr stark m die Funktionalität der übrigen Schaltungsele- ente (l. e. Schutztransistor, Widerstand) der ESD- Schutzstruktur eingreift.Another problem is that the breakdown voltage values of the trigger diodes can generally only be set via the doping concentrations, which sometimes interferes very strongly with the functionality of the other circuit elements (left protective transistor, resistor) of the ESD protective structure.
Häufig werden daher lateral ausgebildete Triggerdioden eingesetzt, die durch Justierung der p+-Gebιete gegenüber den entsprechenden n+-Gebιeten, die im geringen Abstand zueinander angeordnet sind, erzeugt werden. Bei solchen lateralen Trig- gerdioden kann die DurchbruchsSpannung auf einfache Weise ausschließlich über Layout-Maßnahmen eingestellt werden. Allerdings kommt es aufgrund der begrenzten Justiergenauigkeit dieser Layout-Maßnahmen m der Regel zu unerwünschten bzw. inakzeptablen Schwankungen der DurchbruchsSpannung.Lateral trigger diodes are therefore often used, which are generated by adjusting the p + regions relative to the corresponding n + regions, which are arranged at a short distance from one another. With such lateral trigger diodes, the breakdown voltage can be set in a simple manner exclusively by means of layout measures. However, due to the limited adjustment accuracy of these layout measures, undesirable or unacceptable fluctuations in the breakdown voltage generally occur.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine ESD-Schutzstruktur der eingangs genannten Art bereitzustellen, deren Triggerdiode eine möglichst niedrige Durchbruchsspannung bei gleich- zeitig niedrigen Leckstrom aufweist. Ferner soll die Durchbruchsspannung dieser Triggerdiode möglichst definiert einstellbar sein und keinen allzugroßen Schwankungen unterworfen sein.Based on this prior art, the present invention is therefore based on the object of providing an ESD protective structure of the type mentioned at the beginning, the trigger diode of which has the lowest possible breakdown voltage with a simultaneously low leakage current. Furthermore, the breakdown voltage of this trigger diode should be adjustable as defined as possible and should not be subject to excessive fluctuations.
Erfmdungsgemaß wird diese Aufgabe durch eine ESD- Schutzstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen ESD- Schutzstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelost.According to the invention, this object is achieved by an ESD protective structure with the features of patent claim 1 and by a method for producing such an ESD protective structure with the features of patent claim 9.
Die erfmdungsgemaße ESD-Schutzstruktur weist als Triggerdiode eine selbstjustierte, laterale p+/n+ Diode auf. Diese laterale Triggerdiode ist nahezu unabhängig von Justiergenau¬ igkeiten. Die n+- und p+-Gebιete werden hierbei auf gegenberliegenden Seiten einer Gateelektrode implantiert. Die Kanten der Lack asken der jeweiligen Prozessdiffusionen wer- den so auf diese Gateelektrode gelegt, daß diese innerhalb der Grenzen der Justier oglichkeiten immer auf der Gateelektrode zu liegen kommen. Auf diese Weise ist der Abstand zwischen n+-Gebιet und p+-Gebιet lediglich durch die Gateelek- trodenlange oder -weite, die sehr gut kontrollierbar sind, gegeben. Dieses Vorgehen ist lediglich dadurch begrenzt, daß die minimale Gateelektrodenlange die zweifache maximale Ju- stierungenauigkeit nicht unterschreiten darf, um die oben genannten Bedingungen zu erfüllen.The inventive ESD protective structure has a self-aligned, lateral p + / n + diode as a trigger diode. This lateral trigger diode is nearly independent of CANDIES Justiergenau ¬. The n + and p + units are implanted on opposite sides of a gate electrode. The edges of the lacquer asks of the respective process diffusions are placed on this gate electrode in such a way that they always lie on the gate electrode within the limits of the adjustment possibilities. In this way, the distance between the n + unit and the p + unit is given only by the gate electrode length or width, which are very easy to control. This procedure is only limited by the fact that the minimum gate electrode length must not be less than twice the maximum adjustment inaccuracy in order to meet the above-mentioned conditions.
Mit der erfmdungsgemaßen ESD-Schutzstruktur bzw. dem erfmdungsgemaßen Layout-Verfahren zur Herstellung der Triggerdiode dieser ESD-Schutzstruktur laßt sich der Wert der Durchbruchsspannung exakt bestimmen bzw. reproduzieren.The value of the breakdown voltage can be exactly determined or reproduced using the ESD protection structure according to the invention or the layout method according to the invention for producing the trigger diode of this ESD protection structure.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß dieThe particular advantage of the invention is that the
Gateelektrode gewissermaßen als "Abstandshalter" zwischen den p+-Gebιeten und n+-Gebιeten der Triggerdiode verwendet wird. Diese so hergestellte Triggerdiode dient dann als Triggerelement für die ESD-Schutzstruktur.Gate electrode is used to a certain extent as a "spacer" between the p + regions and n + regions of the trigger diode. This trigger diode thus produced then serves as a trigger element for the ESD protective structure.
Als Schaltelement für die ESD-Schutzstruktur wird typischerweise ein Schalttransistor, der bipolar oder CMOS- Technologie ausgebildet sein kann, verwendet. Es wäre selbstverständlich auch denkbar, daß das Schutzelement als Thyπ- stör ausgebildet ist.A switching transistor, which can be bipolar or CMOS technology, is typically used as the switching element for the ESD protective structure. It would of course also be conceivable for the protective element to be designed as a Thyπ-disturbance.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung laßt sich die DurchbruchsSpannung der Triggerdiode auch über eine geeignete Gateelektrodenbeschaltung zusatzlich beeinflussen.In an advantageous embodiment of the invention, the breakdown voltage of the trigger diode can also be influenced additionally by means of a suitable gate electrode circuit.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind die Kennzeichen der weiteren Unteranspruche . Nachfolgend wird die Erfindung anhand der m den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausfuhrungsbeispiele naher erläutert. Es zeigt dabei:Advantageous refinements and developments are the characteristics of the further dependent claims. The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments given in the figures of the drawing. It shows:
Figur 1 eine bekannte ESD-Schutzstruktur für eine integrierte Schaltung;Figure 1 shows a known ESD protection structure for an integrated circuit;
Figur 2 eine schematische Darstellung des erf dungsgemaßen Verfahrens zur Herstellung einer selbstjustierendenFigure 2 is a schematic representation of the inventive method for producing a self-adjusting
Triggerdiode der erfmdungsgemaßen ESD-Schutzstruktur;Trigger diode of the ESD protective structure according to the invention;
Figur 3 eine schematische Darstellung der Realisierung einer ESD-Schutzstruktur, die als Thyristor mit selbstju- stierender Triggerdiode ausgebildet ist.Figure 3 is a schematic representation of the implementation of an ESD protection structure, which is designed as a thyristor with self-adjusting trigger diode.
In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktions- gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in all the figures of the drawing.
Figur 2 eine schematische Darstellung des erfmdungsgemaßen Verfahrens zur Herstellung einer selbstjustierenden Triggerdiode für eine erfmdungsge aße ESD-Schutzstruktur;FIG. 2 shows a schematic illustration of the method according to the invention for producing a self-adjusting trigger diode for an ESD protective structure according to the invention;
In Figur 2 ist mit 10 em Ausschnitt eines Halbleiterkorpers bezeichnet. Der Halbleiterkorper 10 besteht im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel aus dotiertem Siliziumsubstrat . Auf der Oberflache 11 ist eine Gateelektrode 12 angeordnet.In FIG. 2, a section of a semiconductor body is designated by 10 em. In the present exemplary embodiment, the semiconductor body 10 consists of doped silicon substrate. A gate electrode 12 is arranged on the surface 11.
Die Gateelektrode 12 ist typischerweise rechteckig bzw. als Leiterbahn ausgebildet. Es wäre selbstverständlich auch denkbar, daß die Gateelektrode 12 kreisförmig, hexagonal, etc. ausgebildet ist. Die Gateelektrode 12 ist typischerweise als Polysiliziumgateelektrode ausgebildet. Es wäre selbstver- standlich auch denkbar, daß die Gateelektrode 12 beispielsweise aus Metall - oder Metallsilizidelektrode ausgebildet UJ L0 ) > t-1 P1 The gate electrode 12 is typically rectangular or in the form of a conductor track. It would of course also be conceivable for the gate electrode 12 to be circular, hexagonal, etc. The gate electrode 12 is typically designed as a polysilicon gate electrode. It would of course also be conceivable for the gate electrode 12 to be formed, for example, from metal or metal silicide electrodes UJ L0)> t- 1 P 1
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17 erzeugt. Anschließend wird die zweite Photolackmaske 14b wieder von der Oberflache 11 des Halbleiterkorpers 10 durch einen geeigneten Atzprozeß abgelost.17 generated. The second photoresist mask 14b is then detached again from the surface 11 of the semiconductor body 10 by a suitable etching process.
Die Dotierungskonzentrationen der Zonen 16, 17 laßt sich dabei über die Implantationsdosis, die Tiefe der Zone 16, 17 über die Implantationsenergie gezielt einstellen.The doping concentrations of zones 16, 17 can be specifically adjusted via the implantation dose, the depth of zones 16, 17 via the implantation energy.
Im Bereich der Gateelektrode 12 und der Photolackmasken 14a, 14b gelangen die p-dotierenden Atome nicht in den Halbleiter- korper 10, sondern bleiben im entsprechenden Fotolack der Photolackmasken 14a, 14b bzw. dem Polysilizium der Gateelektrode 12 stecken. Hierbei ist lediglich darauf zu achten, daß die Dicken der Gateelektrode 12 und der Photolackmaske 14 ausreichend dick gewählt werden.In the region of the gate electrode 12 and the photoresist masks 14a, 14b, the p-doping atoms do not get into the semiconductor body 10, but remain stuck in the corresponding photoresist of the photoresist masks 14a, 14b or the polysilicon of the gate electrode 12. It is only necessary to ensure that the thicknesses of the gate electrode 12 and the photoresist mask 14 are chosen to be sufficiently thick.
Auf diese Weise entsteht eine Triggerdiode (siehe Teilfigur 2c) , die eine stark n-dotierte Kathodenzone 17 und eine stark p-dotierte Anodenzone 16 aufweist. Diese beiden Zonen 16, 17 sind selbst ustierend bezuglich der Kanten der Gateelektrode 12 hergestellt worden. Die beiden Zonen 16, 17 sind somit voneinander beabstandet, wobei der Abstand L dieser beiden Zonen 16, 17 im wesentlichen der entsprechenden Lange der Gateelektrode 12 entspricht. Die Gateelektrode 12 entspricht somit gewissermaßen einem "Abstandshalter" zwischen Anodenzone 16 und Kathodenzone 17. Diese so hergestellte Triggerdiode kann dann als Triggerelement für die ESD-Schutzstruktur verwendet werden. Der exakt definierbare Abstand L gewährleistet eine exakt einstellbare Durchbruchspannung der Triggerdiode und somit der ESD-Schutzstruktur.In this way, a trigger diode is produced (see sub-figure 2c), which has a heavily n-doped cathode zone 17 and a heavily p-doped anode zone 16. These two zones 16, 17 have been manufactured with respect to the edges of the gate electrode 12. The two zones 16, 17 are thus spaced apart, the distance L of these two zones 16, 17 essentially corresponding to the corresponding length of the gate electrode 12. The gate electrode 12 thus corresponds to a certain extent to a "spacer" between the anode zone 16 and the cathode zone 17. This trigger diode can then be used as a trigger element for the ESD protective structure. The precisely definable distance L ensures an exactly adjustable breakdown voltage of the trigger diode and thus the ESD protection structure.
Figur 3 zeigt m einem Teilschnitt eine schematische Darstellung der Realisierung einer erfmdungsgemaßen ESD-Schutzstruktur bestehend aus einem Thyristor 5a, der von einer Triggerdiode 3 angesteuert wird. In dem p-dotierten Substrat des Halbleiterkorpers 10 ist eine n-dotierte Wanne 20 angeordnet. In der Wanne ist eine erste p+-dotierte Zone 21 an der Oberfläche 11 des Halbleiterkorpers 10 eingebettet. Ferner sind eine n+-dotierte Kathodenzo- ne 17 sowie eine erste n+-dotierte Zone 22 derart in dieFIG. 3 shows a partial section of a schematic representation of the implementation of an ESD protective structure according to the invention, consisting of a thyristor 5a, which is controlled by a trigger diode 3. An n-doped well 20 is arranged in the p-doped substrate of the semiconductor body 10. A first p + -doped zone 21 is embedded in the tub on the surface 11 of the semiconductor body 10. Furthermore, an n + -doped cathode zone 17 and a first n + -doped zone 22 are in this way
Oberfläche 11 des Halbleiterkorpers 10 eingebettet, daß diese sowohl mit der Wanne 21 als auch mit dem p-Substrat des Halbleiterkorpers 10 verbunden sind. Ferner ist noch eine zweite n+-dotierte Zone 23 und eine zweite p+-dotierte Zone 24 in den Halbleiterkörper 10 eingebettet.Surface 11 of the semiconductor body 10 embedded that they are connected both to the well 21 and to the p-substrate of the semiconductor body 10. Furthermore, a second n + -doped zone 23 and a second p + -doped zone 24 are embedded in the semiconductor body 10.
Zwischen den Zonen 22, 23 ist eine Kanalzone 25 vorgesehen, die über eine Kanalsteuerelektrode steuerbar ist.Between the zones 22, 23 there is a channel zone 25 which can be controlled via a channel control electrode.
Die Zonen 23, 24 sind jeweils mit dem Anschluß 6 und somit mit dem Bezugspotential VSS verbunden. Die Zonen 17, 21 sind jeweils mit dem Anschlußpad 3 verbunden. Die Zonen 17, 20, 21, 22, 23, 24 bilden dabei den Thyristor 5a der ESD- Schutzstruktur. Die Anodenzone 16, die mit der Gateelektrode verbunden ist, und die Kathodenzone 17 bilden die Triggerdiode, die den Thyristor ansteuert.The zones 23, 24 are each connected to the terminal 6 and thus to the reference potential VSS. The zones 17, 21 are each connected to the connection pad 3. The zones 17, 20, 21, 22, 23, 24 form the thyristor 5a of the ESD protection structure. The anode zone 16, which is connected to the gate electrode, and the cathode zone 17 form the trigger diode, which drives the thyristor.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen ESD-Schutzstruktur gemäß Figur 3 näher erläutert.The mode of operation of the ESD protective structure according to the invention according to FIG. 3 is explained in more detail below.
Wird über das Anschlußpad 3 ein Störsignal eingekoppelt und überschreitet dieses Störsignal die Durchbruchspannung der Triggerdiode 7, dann steuert diese Triggerdiode 7 den Steuer- transistor des Thyristors 5a derart an, daß die Raumladungszone am pn-Übergang des in Diodenschaltung geschalteten Ansteuertransistors zusammen besteht und der Ansteuertransistor durchschaltet . Dadurch wird der Basisanschluß des Schalttran- sistors des Thyristors 5a derart angesteuert, daß dieser bei ausreichend hohem Ansteuerstrom ebenfalls leitend gesteuert wird. Damit ergibt sich ein Strompfad vom Anschlußpad 3 über die Kathodenzone 17, die Wanne 21, die Zone 22, den Kanal 25 zu der Zone 23 und somit zum Anschluß 6. Das Störsignal wird somit auf den Anschluß 6 und somit das Bezugspotential VSS abgeleitet und gelangt damit nicht in die integrierte Schaltung 1.If an interference signal is coupled in via the connection pad 3 and this interference signal exceeds the breakdown voltage of the trigger diode 7, then this trigger diode 7 controls the control transistor of the thyristor 5a in such a way that the space charge zone at the pn junction of the control transistor connected in diode circuit exists together and the control transistor switches through. As a result, the base connection of the switching transistor of the thyristor 5a is driven in such a way that it is also turned on when the drive current is sufficiently high. This results in a current path from the connection pad 3 via the cathode zone 17, the tub 21, the zone 22, the channel 25 to zone 23 and thus to terminal 6. The interference signal is thus derived from terminal 6 and thus the reference potential VSS and thus does not reach the integrated circuit 1.
Die erfindungsgemäße ESD-Schutzstruktur eignet sich insbesondere in einer komplexen integrierten Schaltung, wie z. B. einem Mikrokontroller, einem Halbleiterspeicher oder einem Logikbauteil. Die integrierte Schaltung wie die dazugehörige ESD-Schutzstruktur sind vorzugsweise bipolar realisiert bzw. in Smart-Power-Technologie hergestellt. Besonders vorteilhaft ist es jedoch auch, wenn die integrierte Schaltung sowie die ESD-Schutzstruktur in CMOS-Technologie hergestellt sind. The ESD protection structure according to the invention is particularly suitable in a complex integrated circuit, such as. B. a microcontroller, a semiconductor memory or a logic component. The integrated circuit and the associated ESD protective structure are preferably implemented in a bipolar manner or are produced using smart power technology. However, it is also particularly advantageous if the integrated circuit and the ESD protective structure are produced using CMOS technology.

Claims

Patentansprüche claims
1. ESD-Schutzstruktur zum Schutz von integrierten Schaltungen,1. ESD protective structure for protecting integrated circuits,
- mit einem Schutzelement, dessen Laststrecke zwischen einem Anschlußpad, das über eine elektrisch leitende Verbindung mit der integrierten Schaltung verbunden ist, und einem Anschluß, das ein Bezugspotential aufweist, geschaltet ist,with a protective element, the load path of which is connected between a connection pad which is connected to the integrated circuit via an electrically conductive connection and a connection which has a reference potential,
- mit einer lateral ausgebildeten Triggerdiode, die zwischen dem Steueranschluß des Schutzelementes und dem Anschlußpad angeordnet ist und die bei Überschreiten einer Durchbruchsspannung das Schutzelement durchschaltet,with a laterally formed trigger diode which is arranged between the control connection of the protective element and the connection pad and which switches through the protective element when a breakdown voltage is exceeded,
- mit einer Gateelektrode,- with a gate electrode,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,characterized ,
daß die laterale Triggerdiode eine Anodenzone und eine Kathodenzone aufweist, wobei die Anodenzone und die Kathodenzone bezüglich der Gateelektrode justiert sind und der Abstand zwischen Anodenzone und Kathodenzone der Weite oder der Länge der Gateelektrode entspricht.that the lateral trigger diode has an anode zone and a cathode zone, the anode zone and the cathode zone being adjusted with respect to the gate electrode and the distance between the anode zone and cathode zone corresponding to the width or length of the gate electrode.
2. ESD-Schutzstruktur nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Schutzelement als Thyristor oder als Transistor ausgebildet ist.2. ESD protection structure according to claim 1, that the protection element is designed as a thyristor or as a transistor.
3. ESD-Schutzstruktur nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Triggerdiode als Zenerdiode mit niedriger Durchbruchspannung ausgebildet ist.3. ESD protection structure according to one of claims 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the trigger diode is designed as a zener diode with a low breakdown voltage.
4. ESD-Schutzstruktur nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Triggerdiode als PIN-Schaltdiode mit niedriger Durch¬ bruchspannung ausgebildet ist.4. ESD protective structure according to one of claims 1 or 2, characterized in that the trigger diode as a PIN diode switch is formed by low ¬ breakdown voltage.
5. ESD-Schutzstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lange oder die Weite mindestens so groß ist, wie die zweifache maximale Justierungenauigkeit .5. ESD protection structure according to one of the preceding claims, that the length or the width is at least as large as twice the maximum adjustment inaccuracy.
6. ESD-Schutzstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gateelektrode mit Schaltungsmitteln verbunden ist, ber die die Durchbruchsspannung der Triggerdiode veränderbar sind.6. ESD protective structure according to one of the preceding claims, that the gate electrode is connected to circuit means by means of which the breakdown voltage of the trigger diode can be changed.
7. ESD-Schutzstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gateelektrode zumindest teilweise aus Polysilizium besteht .7. ESD protection structure according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the gate electrode consists at least partially of polysilicon.
8. ESD-Schutzstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anodenzone und die Kathodenzone jeweils sehr hohe Dotierungskonzentrationen aufweisen .8. ESD protective structure according to one of the preceding claims, that the anode zone and the cathode zone each have very high doping concentrations.
9. Verfahren zur Herstellung einer ESD-Schutzstruktur nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche mit den folgenden Verfahrensschritten:9. A method for producing an ESD protective structure according to one or more of the preceding claims with the following method steps:
a) Em Halbleiterkorper, auf dessen Oberflache eine Gateelektrode angeordnet ist, wird bereitgestellt;a) A semiconductor body, on the surface of which a gate electrode is arranged, is provided;
b) Em Teil der Oberflache wird derart strukturiert, daß eine Maskenkante direkt über der Gateelektrode angeordnet ist; c) In die nicht strukturierten Bereiche der Oberfläche werdenb) A part of the surface is structured in such a way that a mask edge is arranged directly above the gate electrode; c) In the unstructured areas of the surface
Dotierstoffe vom ersten Leitungstyp eingebracht und anschließend wird die Maske wieder abgelöst;Introduced dopants of the first conductivity type and then the mask is removed again;
d) Die Oberfläche des Halbleiterkorpers wird erneut strukturiert, wobei die Maske auf jeweils anderen Bereichen der Oberfläche angeordnet sind und die Kante der Maske widerum oberhalb der Gateelektrode angeordnet ist;d) The surface of the semiconductor body is patterned again, the mask being arranged on respective other areas of the surface and the edge of the mask being arranged above the gate electrode;
e) In den Halbleiterkörper werden Dotierstoffe vom zweiten Leitungstyp eingebracht und anschließend wird die Maske wieder abgelöst;e) dopants of the second conductivity type are introduced into the semiconductor body and then the mask is removed again;
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Einbringen der Dotierstoffe über Ionenimplantation erfolgt.10. The method according to claim 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the introduction of the dopants takes place via ion implantation.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Strukturmaske über einen Lithographieprozeß erzeugt wird und zumindest teilweise einen Fotolack enthält. 11. The method according to any one of claims 9 or 10, that the structure mask is generated by a lithography process and at least partially contains a photoresist.
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