JP2001007284A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2001007284A
JP2001007284A JP11171335A JP17133599A JP2001007284A JP 2001007284 A JP2001007284 A JP 2001007284A JP 11171335 A JP11171335 A JP 11171335A JP 17133599 A JP17133599 A JP 17133599A JP 2001007284 A JP2001007284 A JP 2001007284A
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JP
Japan
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capacitor
oxide film
film
element isolation
isolation oxide
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Pending
Application number
JP11171335A
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Japanese (ja)
Inventor
Shiro Fujima
志郎 藤間
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To utilize a capacitor for adjustment with a fixed value that does not follow changes in input/output level by using an element separation oxide film as the dielectric film of the capacitor for adjusting each input/output terminal capacity. SOLUTION: An element isolation oxide film (LOCOS) 2 is formed on a substrate 4, for example, to be electrically insulated from adjacent elements. The element isolation oxide film 2 is an insulation film and separates MOS transistors used as the dielectric film of a capacitor. The element isolation oxide film 2 for insulating the adjacent element formation regions is used as the dielectric film of a capacitor 1 for adjustment to compose the capacitor. A contact 3b is branched from the middle of metal wiring 3a for connecting an input terminal IN to an initial-stage circuit and is connected to a lower-layer polysilicon 3c. The capacitor 1 for adjustment is composed by using the element isolation oxide film 2 as a dielectric film and including the element separation oxide film 2, as a dielectric film, between the polysilicon 3c as an electrode, that is penetrated through an interlayer insulation film 6 and the substrate(SUB) 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各入出力端子容量
を調整する調整用容量として用いる半導体装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device used as an adjusting capacitor for adjusting each input / output terminal capacitance.

【0002】[0002]

【従来の技術】基盤上に複数の能動回路を形成し、それ
らの回路相互間を配線処理する場合には、接続すべき回
路の位置等によって回路の入力端子側にて入力容量を調
整する必要がある。
2. Description of the Related Art When a plurality of active circuits are formed on a substrate and wiring between the circuits is performed, it is necessary to adjust the input capacitance on the input terminal side of the circuit depending on the position of the circuit to be connected. There is.

【0003】そこで各入力端子容量を調整する調整用容
量として用いる半導体装置が開発されている。
Therefore, a semiconductor device has been developed which is used as an adjusting capacitor for adjusting the capacitance of each input terminal.

【0004】従来用いられているこの種の半導体装置を
図3(a),(b)に示す。図3(a)に示す半導体装
置は、nMOSトランジスタ20のゲート容量を使用す
るものであり、nMOSトランジスタ20のソース・ド
レインが共に接地レベルにあり、接地レベルと入力端子
との間のMOSトランジスタ20のゲート酸化膜を絶縁
膜として容量を構成している。
FIGS. 3A and 3B show a conventional semiconductor device of this type. The semiconductor device shown in FIG. 3A uses the gate capacitance of the nMOS transistor 20. Both the source and the drain of the nMOS transistor 20 are at the ground level, and the MOS transistor 20 between the ground level and the input terminal is used. The gate oxide film is used as an insulating film to form a capacitor.

【0005】また図3(b)に示す半導体装置は、nM
OSトランジスタ20を用いた接合容量を使用したもの
であり、その具体的構成は、nMOSトランジスタ20
のドレインを入力端子INに接続し、そのソースを接地
レベルとし、そのソースをなすn型拡散層とp型基盤と
の間の接合部(ジャンクション)を用いて、容量を形成
している。
The semiconductor device shown in FIG.
The junction capacitor using the OS transistor 20 is used.
Is connected to the input terminal IN, its source is set to the ground level, and a capacitance is formed by using a junction between the n-type diffusion layer and the p-type substrate which constitute the source.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、各入力端子
容量を調整する調整用容量は、入力レベルの変化に追従
しない固定値をもつことが要求される。
By the way, an adjusting capacitor for adjusting the capacitance of each input terminal is required to have a fixed value that does not follow a change in input level.

【0007】しかしながら図3(b)に示す半導体装置
は、入力端子INの入力レベルによって、前記接合部
(ジャンクション)の空乏層の広がりが変化し、入力レ
ベルによって、容量値が変化し、各入力端子容量を調整
する調整用容量として用いるには問題がある。
However, in the semiconductor device shown in FIG. 3B, the extent of the depletion layer at the junction changes according to the input level of the input terminal IN, and the capacitance value changes according to the input level. There is a problem in using it as an adjusting capacitor for adjusting the terminal capacitance.

【0008】さらに図3(a)に示す半導体装置は、図
3(b)に示す半導体装置の構成と同様、入力レベルに
依存して、容量値が変化し、各入力端子容量を調整する
調整用容量として用いるには問題がある。
Further, in the semiconductor device shown in FIG. 3A, like the configuration of the semiconductor device shown in FIG. 3B, the capacitance value changes depending on the input level, and adjustment for adjusting the capacitance of each input terminal is performed. There is a problem in using it as a storage capacity.

【0009】さらに、入力レベルがnMOSトランジス
タ20のしきい値電圧以下のときは、トランジスタ20
のチャネルが形成されない、すなわち所定の容量値をも
つ容量として機能せず、入力端子容量を調整することが
できなくなるという問題がある。
When the input level is equal to or lower than the threshold voltage of the nMOS transistor 20,
Channel is not formed, that is, it does not function as a capacitor having a predetermined capacitance value, and it becomes impossible to adjust the input terminal capacitance.

【0010】さらにnMOSトランジスタ20のゲート
酸化膜を容量膜として使用しているが、そのゲート酸化
膜は一般的に薄膜からなるため、静電破壊(ESD)等
による外部からの高電圧のサージに対して、破壊されや
すく、リーク不良を起こす可能性がある。
Further, the gate oxide film of the nMOS transistor 20 is used as a capacitance film. However, since the gate oxide film is generally formed of a thin film, the gate oxide film is protected from external high voltage surge due to electrostatic discharge (ESD) or the like. On the other hand, it is easily broken, and may cause a leak failure.

【0011】さらに上述した調整用容量は、nMOSト
ランジスタ20のゲート酸化膜、或いは接合部(ジャン
クション)を用いているため、素子形成領域に組込まれ
るため、調整用容量としての形成領域を新たに確保する
必要があり、チップサイズを大型化させてしまうという
問題がある。
Further, since the above-mentioned adjusting capacitor uses the gate oxide film or the junction (junction) of the nMOS transistor 20, it is incorporated in the element forming region, so that a new forming region as the adjusting capacitor is newly secured. Therefore, there is a problem that the chip size is increased.

【0012】本発明の目的は、入出力レベルの変化に追
従しない固定値をもつ調整用容量としての半導体装置を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device as an adjusting capacitor having a fixed value that does not follow a change in input / output level.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置は、各入出力端子容量を調
整する調整用容量として用いる半導体装置であって、前
記調整用容量の誘電体膜として素子分離酸化膜を用いた
ものである。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device used as an adjusting capacitor for adjusting the capacitance of each input / output terminal. An element isolation oxide film is used as the film.

【0014】また前記調整用容量の電極として、配線層
と基盤を用いたものである。
Further, a wiring layer and a substrate are used as electrodes of the adjusting capacitor.

【0015】また前記素子分離酸化膜に前記調整用容量
の電極を並列に配置し、前記調整用容量を並列接続とし
たものである。
Further, the electrode of the adjusting capacitor is arranged in parallel on the element isolation oxide film, and the adjusting capacitor is connected in parallel.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明の一実施形態を入力初段回
路部に接続した状態を示す回路図、図2(a)は、本発
明の一実施形態に係る半導体装置を示す回路図、(b)
は、本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す断面図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a state in which an embodiment of the present invention is connected to an input first-stage circuit section. FIG. 2A is a circuit diagram showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. b)
1 is a sectional view showing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention.

【0018】図2(a),(b)に示すように本発明に
係る半導体装置は、MOSトランジスタのジャンクショ
ン、或いはMOSトランジスタそのものを用いることな
く、隣接した素子形成領域を相互に絶縁する素子分離酸
化膜2を調整用容量1の誘電体膜として用い、かつ調整
用容量1の電極として既設の配線層3と基盤4とを用
い、容量を構成することを特徴とするものである。な
お、調整用容量1の電極としては、配線層3及び基盤4
以外のものを用いてもよいものである。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the semiconductor device according to the present invention is capable of isolating adjacent element formation regions from each other without using the junction of the MOS transistor or the MOS transistor itself. The capacitor is characterized by using the oxide film 2 as a dielectric film of the adjusting capacitor 1 and using the existing wiring layer 3 and the substrate 4 as electrodes of the adjusting capacitor 1. The electrodes of the adjusting capacitor 1 include the wiring layer 3 and the substrate 4
Other than these may be used.

【0019】図2(a)に示す本発明の一実施形態に係
る半導体装置は、調整用容量1の一端が入力端子INに
接続され、かつ入出力保護抵抗Rを介して基盤4上の回
路5(図1参照)の入力側に接続される。なお、回路5
は図1に示す回路構成以外のものを用いてもよいもので
ある。
In the semiconductor device according to one embodiment of the present invention shown in FIG. 2A, one end of the adjustment capacitor 1 is connected to the input terminal IN, and the circuit on the base 4 is connected to the input / output protection resistor R. 5 (see FIG. 1). Circuit 5
May use a circuit configuration other than that shown in FIG.

【0020】さらに図2に示す本発明に係る半導体装置
の具体例を実施形態として詳細に説明する。
Further, a specific example of the semiconductor device according to the present invention shown in FIG. 2 will be described in detail as an embodiment.

【0021】図2(b)に示すように、基盤4上に例え
ば図3に示すMOSトランジスタ20を形成するには、
そのMOSトランジスタ20を形成する際に、このMO
Sトランジスタ20を隣接する素子(例えば別のMOS
トランジスタ)から電気的に絶縁するため、素子分離酸
化膜(LOCOS)2が形成される。
As shown in FIG. 2B, to form the MOS transistor 20 shown in FIG.
When forming the MOS transistor 20, the MO
The S transistor 20 is connected to an adjacent element (for example, another MOS
An element isolation oxide film (LOCOS) 2 is formed for electrical insulation from the transistor.

【0022】一般に素子分離酸化膜2は、隣接する素子
の分離用であって、その用途以外に用いられるものでは
ないが、本発明者は、素子分離酸化膜2は絶縁膜であ
り、容量の誘電体膜として用いることが可能であるこ
と、素子分離酸化膜2はMOSトランジスタ相互を隔離
するものであって、膜厚であること、素子分離酸化膜2
の部分は空スペースであること等に着目し、隣接した素
子形成領域を相互に絶縁する素子分離酸化膜2を調整用
容量1の誘電体膜として用いて容量を構成したものであ
る。
Generally, the element isolation oxide film 2 is for isolating adjacent elements and is not used for any purpose other than the intended use. However, the present inventor has found that the element isolation oxide film 2 is an insulating film and has a small capacitance. The element isolation oxide film 2 can be used as a dielectric film, and the element isolation oxide film 2 isolates MOS transistors from each other and has a thickness.
Paying attention to the fact that the portion is an empty space, etc., a capacitor is formed by using an element isolation oxide film 2 which insulates adjacent element formation regions from each other as a dielectric film of the adjusting capacitor 1.

【0023】すなわち、基盤4上には素子分離酸化膜2
が形成されている。図2(b)は、素子分離酸化膜2を
中心に断面したため、素子形成領域のトランジスタは図
示されないが、図2(b)の場合、素子形成領域のトラ
ンジスタは素子分離酸化膜2を挟んで図の上下方向に位
置して形成されることとなる。
That is, the element isolation oxide film 2 is formed on the base 4.
Are formed. In FIG. 2B, the transistor in the element formation region is not shown because the cross section is centered on the element isolation oxide film 2, but in the case of FIG. 2B, the transistor in the element formation region is sandwiched by the element isolation oxide film 2. It will be formed in the vertical direction in the figure.

【0024】さらに図1及び図2(a)に示す入力端子
INと図1に示す初段回路5とを接続する配線3aの途
中からコンタクト3bを分岐して、コンタクト3bを下
層のポリシリコン3cに接続し、素子分離酸化膜2を誘
電体膜として用い、電極としてのポリシリコン3cと基
盤(SUB)4との間に素子分離酸化膜2を誘電体膜と
して介装した調整用容量1を構成している。下層のポリ
シリコン3cは、素子形成領域に形成されるトランジス
タのゲート電極をなすポリシリコン層と同層に形成され
ている。なお、コンタクト3bは層間絶縁膜6を貫通し
て形成される。
Further, the contact 3b is branched from the middle of the wiring 3a connecting the input terminal IN shown in FIGS. 1 and 2 (a) to the first stage circuit 5 shown in FIG. 1, and the contact 3b is connected to the lower polysilicon 3c. Are connected to each other to form the adjusting capacitor 1 in which the element isolation oxide film 2 is interposed as a dielectric film between the polysilicon 3c as an electrode and the substrate (SUB) 4 using the element isolation oxide film 2 as a dielectric film. are doing. The lower polysilicon 3c is formed in the same layer as the polysilicon layer forming the gate electrode of the transistor formed in the element formation region. The contact 3b is formed penetrating through the interlayer insulating film 6.

【0025】なお、調整用容量1の電極をなす配線層と
して、配線3aとコンタクト3bとポリシリコン3cと
の組合せからなるものを用いたが、これに限定されるも
のではなく、入力端子INと初段回路5とを接続する配
線3aに調整用容量1の電極が接続する構成であれば、
いずれのものでもよい。
The wiring layer forming the electrode of the adjusting capacitor 1 is made of a combination of the wiring 3a, the contact 3b, and the polysilicon 3c. However, the present invention is not limited to this. If the configuration is such that the electrode of the adjusting capacitor 1 is connected to the wiring 3a connecting the first-stage circuit 5,
Any one may be used.

【0026】図2(a),(b)に示すように本発明の
一実施形態によれば、MOSトランジスタのジャンクシ
ョン、或いはMOSトランジスタそのものを用いること
なく、調整用容量1を構成している。
As shown in FIGS. 2A and 2B, according to one embodiment of the present invention, the adjusting capacitor 1 is configured without using the junction of the MOS transistor or the MOS transistor itself.

【0027】本発明の一実施形態によれば、素子形成領
域相互を隔離する素子分離酸化膜2を容量1の誘電体膜
として用いており、その素子分離酸化膜2は膜厚であ
り、一般的に膜厚は約2000Åであり、入力端子IN
の入力レベルの依存を殆ど受けないものであり、しか
も、その膜厚が厚いことから、静電破壊(ESD)等に
よる外部からの高電圧のサージに対する耐圧性が増して
破壊されることがないものである。
According to one embodiment of the present invention, the element isolation oxide film 2 for isolating the element formation regions from each other is used as the dielectric film of the capacitor 1. The element isolation oxide film 2 has a film thickness. In general, the film thickness is about 2000 mm, and the input terminal IN
Is hardly affected by the input level, and its thickness is large, so that it is not damaged due to an increase in withstand voltage against an external high-voltage surge due to electrostatic discharge (ESD) or the like. Things.

【0028】さらに誘電体膜としての素子分離酸化膜2
がゲート酸化膜等に比べて厚いため、同じ容量値を形成
するために必要な素子面積は、従来のものに比べて大き
くなるが、配線層(バスライン)等の下層の空スペース
を利用して容易に形成することができる。
Further, an element isolation oxide film 2 as a dielectric film
Is thicker than a gate oxide film and the like, so that the element area required to form the same capacitance value is larger than that of a conventional device, but the lower layer vacant space such as a wiring layer (bus line) is used. And can be easily formed.

【0029】さらに高電圧のサージに対する耐圧性が増
しており、しかもトランジスタのソース・ドレインをな
すp型・n型拡散層を使用しているわけではないため、
容量を形成するレイアウト等の規制を殆ど受けず、チッ
プサイズの大型化を避けることができる。ここでいうレ
イアウト等の規制とは、他のトランジスタ構成素子に対
する距離を考慮した配置等の制約である。
Further, the withstand voltage against a high-voltage surge is increased, and the p-type and n-type diffusion layers forming the source and drain of the transistor are not used.
Almost no restrictions are imposed on the layout for forming the capacitance, and an increase in chip size can be avoided. Here, the regulation of the layout and the like refers to the restriction of the arrangement and the like in consideration of the distance to other transistor components.

【0030】なお、実施形態では入力側に設置して入力
端子のレベルに依存しない容量を提供するようにした
が、本発明の構成を出力側に設置して出力端子のレベル
に依存しない容量として用いてもよい。
In the embodiment, the capacitor is provided on the input side to provide a capacity independent of the level of the input terminal. However, the configuration of the present invention is provided on the output side to provide a capacity independent of the level of the output terminal. May be used.

【0031】また素子分離酸化膜2に調整用容量1の電
極(図1及び図2に示す実施形態では、配線層3と基盤
4)を並列に配置し、調整用容量1を並列接続した構成
としてもよいものである。
Also, the configuration is such that the electrodes (the wiring layer 3 and the substrate 4 in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2) of the adjusting capacitor 1 are arranged in parallel on the element isolation oxide film 2 and the adjusting capacitor 1 is connected in parallel. It is good.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
出力端子のレベルに依存しない容量を提供するととも
に、外部からの高電圧のサージに対する耐圧を向上する
ことができ、さらにレイアウトの規制を受けない容量が
構成できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a capacitance independent of the level of the input / output terminal, to improve the withstand voltage against a high-voltage surge from the outside, and to further regulate the layout. The capacity which does not receive can be constituted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を入力初段回路部に接続し
た状態を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a state in which an embodiment of the present invention is connected to an input first-stage circuit unit.

【図2】(a)は、本発明の一実施形態に係る半導体装
置を示す回路図、(b)は、本発明の一実施形態に係る
半導体装置を示す断面図である。
FIG. 2A is a circuit diagram showing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention.

【図3】従来例に係る入力端子容量を調整する調整用容
量として用いる半導体装置を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a semiconductor device used as an adjustment capacitor for adjusting an input terminal capacitance according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 調整用容量 2 素子分離酸化膜 3a 配線 3b コンタクト 4 基盤 5 回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Adjusting capacity 2 Element isolation oxide film 3a Wiring 3b Contact 4 Base 5 Circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 各入出力端子容量を調整する調整用容量
として用いる半導体装置であって、 前記調整用容量の誘電体膜として素子分離酸化膜を用い
たことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device used as an adjusting capacitor for adjusting each input / output terminal capacitance, wherein an element isolation oxide film is used as a dielectric film of the adjusting capacitor.
【請求項2】 前記調整用容量の電極として、配線層と
基盤を用いたことを特徴とする請求項1に記載の半導体
装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a wiring layer and a substrate are used as the electrodes of the adjusting capacitor.
【請求項3】 前記素子分離酸化膜に前記調整用容量の
電極を並列に配置し、前記調整用容量を並列接続とした
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein an electrode of the adjusting capacitor is arranged in parallel on the element isolation oxide film, and the adjusting capacitor is connected in parallel.
JP11171335A 1999-06-17 1999-06-17 Semiconductor device Pending JP2001007284A (en)

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