JP2000040821A - 半導体装置の保護装置 - Google Patents

半導体装置の保護装置

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JP2000040821A
JP2000040821A JP10208413A JP20841398A JP2000040821A JP 2000040821 A JP2000040821 A JP 2000040821A JP 10208413 A JP10208413 A JP 10208413A JP 20841398 A JP20841398 A JP 20841398A JP 2000040821 A JP2000040821 A JP 2000040821A
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JP10208413A
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Kazutake Matsumoto
和丈 松本
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Seiko Epson Corp
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】静電気等のサージから半導体装置を保護する素
子構造に関し、製造工程の増加無く、従来に比べ小さな
面積で同等以上の保護能力を実現する。 【解決手段】外部より静電気等のサージが加わるとドレ
イン領域がアバランシェブレイクを起こし、ゲート電極
440の下のチャネル領域は、ドレイン領域400の電
圧とウェル電位供給領域430の電圧の差が、前記ドレ
イン領域400とウェル電位供給領域430間の抵抗に
より分圧された高電位状態となる。このチャネル領域の
高電位状態はnpn型のバイポーラ構成による電流経路
を構成する。この時、ドレインコンタクト402は同等
の抵抗成分を持つソースコンタクト412とソースコン
タクト413に対し、電流を2分割することになる。こ
のためドレインコンタクトとそれぞれのソースコンタク
トの直線状に位置し、ソース領域側にあるドレイン端に
おける発熱量は軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特に静電気等のサージから半導体装置を保護する素子構
造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の保護装置では、ドラ
イバートランジスタは、図1に示されるように、MOS
型トランジスタのドレインコンタクト1は同MOS型ト
ランジスタのソースコンタクト2と対向する位置に配置
される構成を採っていた。図1のような構成では、静電
気等のサージが加えられた際に、ドレインコンタクト1
よりドレインに流れ込む電流は、図2に示すMOS型ト
ランジスタのバイポーラ動作により、前記ドレインコン
タクト1に対向するソースコンタクト2に流れ、放電さ
れる。このため、ドレインコンタクト1とソースコンタ
クト2に挟まれ且つ直線状に位置するドレイン領域端1
0の発熱が最大となり、前記ドレイン領域端10の発熱
によるドレインコンタクト1の融解に起因する破壊や特
性変動を防ぐため、ドレインコンタクト1と前記ドレイ
ン領域端10は製造上の制約より遥かに大きく、プロセ
スの微細化に関係のない一定距離11をとる必要があ
る。このため、保護回路の占有面積はプロセスの微細化
とともに内部回路に対する占有面積の割合を増大させて
いる。
【0003】このような保護回路の内部回路に対する占
有面積の割合を増大を押さえる手段として、特開昭61
−069163、特開平3−022481、特開平3−
076788が開示されている。これらの特許はドレイ
ン不純物拡散層とコンタクト部のAL配線の間に熱に強
い素材を挿入することにより、コンタクトの熱耐量を高
める。従って、ドレインコンタクトとドレイン領域端の
距離を狭めることができることになる。この時の熱に強
い素材とは、前述の開示される3特許によれば、それぞ
れ多結晶シリコン層、高融点金属のシリサイド層、2層
のポリシリコン層である。また他の手段として、特開平
3−022482、特開平5−003286に開示され
るいる。これらの特許はそれぞれ、ドレインコンタクト
またはドレイン不純物拡散層の断面を大きくする、ドレ
インコンタクトとドレイン領域端の間に放熱器を設ける
ことにより、コンタクトの熱耐量を高める。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開昭61
−069163、特開平3−022481、特開平3−
076788や、特開平3−022482、特開平5−
003286のような手法では、内部回路製造工程とは
別に、入出力装置製造用の工程を設ける必要があり、製
造時間および製造費の増加となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の保護装置は、半導体基板に第一導電型のウェル領域が
形成され、前記第二導電型のトランジスタのドレインを
電気的に接続するためのドレインコンタクトと、前記第
二導電型のトランジスタのソースを電気的に接続するた
めのソースコンタクトの関係が、ドレイン領域端に垂直
に交わる線に対して平行関係にないように配置されるこ
とを特徴とする。
【0006】また、本発明による半導体装置の保護装置
は、前記半導体装置の保護装置において、前記第二導電
型のトランジスタのドレインがパッドに接続されてなる
ことを特長とする。
【0007】また、本発明による半導体装置の保護装置
は、前記半導体装置の保護装置において、前記第一導電
型のウェル領域に前記ウェル領域と少なくとも一部が重
なり合う第一導電型の第一不純物領域が形成されてなる
ことを特長とする。
【0008】また、本発明による半導体装置の保護装置
は、半導体基板に第一導電型のウェル領域が形成され、
前記第一導電型のウェル領域内には第二導電型のトラン
ジスタが形成され、前記第二導電型のトランジスタのド
レインを電気的に接続するためのドレインコンタクト
が、前記第二導電型のトランジスタのソースを電気的に
接続するためのソースコンタクトを、等距離に少なくと
も二個以上有してなることを特徴とする。
【0009】また、本発明による半導体装置の保護装置
は、前記半導体装置の保護装置において、前記ドレイン
コンタクトが隣り合うドレインコンタクトと同時に等距
離となるソースコンタクトを共有してなることを特徴と
する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図
3、図4、図5により説明する。MOS型トランジスタ
を例にとるが、MIS型トランジスタ、MOS型のバイ
ポーラ動作素子、MIS型のバイポーラ動作素子におい
ても同様であり、トランジスタの極性は関しない。
【0011】図3は本発明半導体装置の保護回路の一つ
の実施例を示す平面図である。この実施例ではp型ウェ
ル420と前記p型ウェル420上に配置された拡散等
によるn型不純物領域なるドレイン領域400とソース
領域410、同じく前記p型ウェル420上に配置され
たp型不純物領域なるウェル電位供給領域430、ポリ
シリコン等からなるゲート電極440を形成し、ドレイ
ン領域400、ソース領域410、ウェル電位供給領域
430を電気的に他の素子と接続するためのコンタクト
ホールをそれぞれ配置し、ドレイン領域400を外部接
続用パッド(図示せず)に接続し、ソース領域410と
ウェル電位供給領域をそれぞれ接地電位に接続し、ゲー
ト電極440を接地電位もしくは内部回路(図示せず)
に接続し保護装置とするものである。ここで、ドレイン
コンタクト402に対し、ソースコンタクト412とソ
ースコンタクト413を等距離に配置し、前記ドレイン
コンタクト402と同様なドレインコンタクト403は
ドレインコンタクト402とソースコンタクト412を
共有している。
【0012】外部より静電気等のサージが加わるとドレ
イン領域400がアバランシェブレイクを起こし、ゲー
ト電極440の下のチャネル領域は、ドレイン領域40
0の電圧とウェル電位供給領域430の電圧の差が、前
記ドレイン領域400とウェル電位供給領域430間の
抵抗により分圧された高電位状態となる。このチャネル
領域の高電位状態はp型ウェル420とソース領域41
0によるダイオードを動作させ、ドレイン領域400と
p型ウェル420とソース領域410からなるnpn型
のバイポーラ構成による電流経路460を構成する。こ
のnpnバイポーラ構成による電流経路460により静
電気等のサージは接地電位へ放電される。この時、ドレ
インコンタクト402は同等の抵抗成分を持つソースコ
ンタクト412とソースコンタクト413に対し、電流
450を2分割することになる。このためドレインコン
タクト401とそれぞれのソースコンタクトの電流経路
460上に位置し、ソース領域側にあるドレイン端にお
ける発熱点450は分散され、発熱量は軽減される。
【0013】図4は本発明半導体装置の保護回路の一つ
の実施例を示す平面図である。この実施例ではp型ウェ
ル520と前記p型ウェル520上に配置された拡散等
によるn型不純物領域なるドレイン領域500とソース
領域510、同じく前記p型ウェル520上に配置され
たp型不純物領域なるウェル電位供給領域530、ポリ
シリコン等からなるゲート電極540を形成し、ドレイ
ン領域500、ソース領域510、ウェル電位供給領域
530を電気的に他の素子と接続するためのコンタクト
ホールをそれぞれ配置し、ドレイン領域500を外部接
続用パッド(図示せず)に接続し、ソース領域510と
ウェル電位供給領域をそれぞれ接地電位に接続し、ゲー
ト電極540を接地電位もしくは内部回路(図示せず)
に接続し保護装置とするものである。ここでドレイン領
域500の終端に位置するドレインコンタクト501は
ソースコンタクト511、512、513、514、5
15を等距離に持ち、ソース領域510とウェル電位供
給領域530はそれぞれの境界を一致させている。
【0014】外部より静電気等のサージが加わるとドレ
イン領域500がアバランシェブレイクを起こし、ゲー
ト電極540の下のチャネル領域は、ドレイン領域50
0の電圧とウェル電位供給領域530の電圧の差が、前
記ドレイン領域500とウェル電位供給領域530間の
抵抗により分圧された高電位状態となる。このチャネル
領域の高電位状態はp型ウェル520とソース領域51
0によるダイオードを動作させ、ドレイン領域500と
p型ウェル520とソース領域510からなるnpn型
のバイポーラ構成による電流経路560を構成する。こ
のnpnバイポーラ構成による電流経路560により静
電気等のサージは接地電位へ放電される。この時、ドレ
インコンタクト501は同等の抵抗成分を持つソースコ
ンタクト511、512、513、514、515に対
し、電流550を分割することになる。このためドレイ
ンコンタクト501とそれぞれのソースコンタクトの電
流経路460上に位置し、ソース領域側にあるドレイン
端における発熱点550は分散され、発熱量は軽減され
る。ここで、ソース領域510とウェル電位供給領域5
30が境界を接触させていることは本発明半導体装置の
保護回路に影響しない。
【0015】図5は本発明半導体装置の保護回路の一つ
の実施例を示す平面図である。この実施例ではp型ウェ
ル620、720と前記p型ウェル620、720上に
配置された拡散等によるn型不純物領域なるドレイン領
域600、700とソース領域610、同じく前記p型
ウェル620上に配置されたp型不純物領域なるウェル
電位供給領域630、ポリシリコン等からなるゲート電
極640、740を形成し、ドレイン領域600、70
0、ソース領域610、ウェル電位供給領域630を電
気的に他の素子と接続するためのコンタクトホールをそ
れぞれ配置し、ドレイン領域600、700を外部接続
用パッド(図示せず)に接続し、ソース領域610とウ
ェル電位供給領域をそれぞれ接地電位に接続し、ゲート
電極640、740を接地電位もしくは内部回路(図示
せず)に接続し、ドレインコンタクトの下にポリシリコ
ン650、750を配置し、ドレインコンタクトとソー
ス側のドレイン領域端の間に放熱器660、760を配
置し保護装置とするものである。ここでドレイン領域6
00のドレインコンタクト601はドレインコンタクト
602とドレイン領域700のドレインコンタクト70
1、702と、ソースコンタクト612を共有してい
る。
【0016】外部より静電気等のサージが加わるとドレ
イン領域600、700がアバランシェブレイクを起こ
し、ゲート電極640、740の下のチャネル領域は、
ドレイン領域600、700の電圧とウェル電位供給領
域630の電圧の差が、前記ドレイン領域600、70
0とウェル電位供給領域630間の抵抗により分圧され
た高電位状態となる。このチャネル領域の高電位状態は
p型ウェル620とソース領域610によるダイオード
を動作させ、ドレイン領域600、700とp型ウェル
620とソース領域610からなるnpn型のバイポー
ラ構成による電流経路660、760を構成する。この
npnバイポーラ構成による電流経路660、760に
より静電気等のサージは接地電位へ放電される。この
時、ドレインコンタクト601、602、701、70
2はソースコンタクト612を共有している。ここで、
ドレインコンタクトの下にポリシリコン650、75
0、ドレインコンタクトとソース側のドレイン領域端間
の放熱器660、760のように特開昭61−0691
63、特開平3−022481、特開平3−07678
8や、特開平3−022482、特開平5−00328
6等に開示される従来技術との共用も本発明半導体装置
の保護回路に影響しない。
【0017】
【発明の効果】本発明半導体装置の保護装置によれば、
ドレインコンタクトとソースコンタクトはドレイン領域
端に垂直に交わる線に対して平行関係にないように配置
されるため、ドレインコンタクトとドレイン領域端の最
短距離が発熱点になることはない。従って、入出力装置
製造工程の増加なく、保護装置の占有面積を減少するこ
とができる。
【0018】また、静電気等のサージに対し、バイポー
ラ動作をして電流を流す素子のドレインコンタクトより
流れ出る電流は分散され、電流経路に存在する発熱点が
分散され発熱量が軽減される。従って、入出力装置製造
工程の増加なく、保護装置の占有面積を減少することが
できる。
【0019】また、ソースコンタクトを共有化するた
め、ドレインコンタクトより流れ出る電流を分割するこ
とによる面積の増加はない。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体装置の保護装置の平面図である。
【図2】MOSトランジスタのバイポーラ動作を示す断
面図である。
【図3】本発明の半導体装置の保護装置の実施の形態を
示す平面図である。
【図4】本発明の半導体装置の保護装置の実施の形態を
示す平面図である。
【図5】本発明の半導体装置の保護装置の実施の形態を
示す平面図である。
【符号の説明】
1:ドレインコンタクト 2:ソースコンタクト 3:ゲート電極 4:ソース領域 5:ドレイン領域 6:ウェル電位供給領域 7:ウェル電位供給領域コンタクト 8:ウェル領域 9:バイポーラ動作時電流経路 10:発熱点 11:ドレインコンタクトとドレイン領域端の間隔 21:ドレイン領域 22:素子分離酸化膜 23:ゲート電極 24:ソース領域 25:ウェル電位供給領域 26:ウェル領域 27:層間絶縁膜 28:AL配線 400:ドレイン領域 401、402、403、404:ドレインコンタクト 410:ソース領域 411、412、413、414:ソースコンタクト 420:ウェル領域 430:ウェル電位供給領域 440:ゲート電極 450:発熱点 460:電流経路 500:ドレイン領域 501、502:ドレインコンタクト 510:ソース領域 511、512、513、514、515、516、5
17:ソースコンタクト 520:ウェル領域 530:ウェル電位供給領域 540:ゲート電極 550:発熱点 560:電流経路 600、700:ドレイン領域 601、701:ドレインコンタクト 610:ソース領域 611:ソースコンタクト 620:ウェル領域 630:ウェル電位供給領域 640、740:ゲート電極 650、750:ポリシリコン 660、760:放熱器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板に第一導電型のウェル領域が形
    成され、前記第一導電型のウェル領域内には第二導電型
    のトランジスタが形成され、前記第二導電型のトランジ
    スタのドレインを電気的に接続するためのドレインコン
    タクトと、前記第二導電型のトランジスタのソースを電
    気的に接続するためのソースコンタクトの関係が、ドレ
    イン領域端に垂直に交わる線に対して平行関係にないよ
    うに配置されることを特徴とする半導体装置の保護装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の半導体装置の保護装置にお
    いて、前記第二導電型のトランジスタのドレインがパッ
    ドに接続されてなることを特長とする半導体装置の保護
    装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の半導体装置の保護装置にお
    いて、前記第一導電型のウェル領域に前記ウェル領域と
    少なくとも一部が重なり合う第一導電型の第一不純物領
    域が形成されてなることを特長とする半導体装置の保護
    装置。
  4. 【請求項4】半導体基板に第一導電型のウェル領域が形
    成され、前記第一導電型のウェル領域内には第二導電型
    のトランジスタが形成され、前記第二導電型のトランジ
    スタのドレインを電気的に接続するためのドレインコン
    タクトが、前記第二導電型のトランジスタのソースを電
    気的に接続するためのソースコンタクトを、等距離に少
    なくとも二個以上有してなることを特徴とする半導体装
    置の保護装置。
  5. 【請求項5】請求項4記載の半導体装置の保護装置にお
    いて、前記ドレインコンタクトが隣り合うドレインコン
    タクトと同時に等距離となるソースコンタクトを共有し
    てなることを特徴とする半導体装置の保護装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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