JP2002043533A - Esd protection device and manufacturing method thereof - Google Patents

Esd protection device and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JP2002043533A
JP2002043533A JP2001120739A JP2001120739A JP2002043533A JP 2002043533 A JP2002043533 A JP 2002043533A JP 2001120739 A JP2001120739 A JP 2001120739A JP 2001120739 A JP2001120739 A JP 2001120739A JP 2002043533 A JP2002043533 A JP 2002043533A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bipolar transistor
vertical bipolar
diode
layer
esd protection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001120739A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3633880B2 (en
Inventor
Mototsugu Okujima
基嗣 奥島
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2001120739A priority Critical patent/JP3633880B2/en
Priority to KR1020020000455A priority patent/KR20020082400A/en
Publication of JP2002043533A publication Critical patent/JP2002043533A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3633880B2 publication Critical patent/JP3633880B2/en
Priority to KR1020050035591A priority patent/KR20050059012A/en
Priority to KR1020060036258A priority patent/KR20060039892A/en
Priority to US11/649,211 priority patent/US7629210B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ESD protection device wherein there is realized such a characteristic that its current and electric-field concentrations to its junction portions are generated hardly even when it is miniaturized and it is triggered at a low voltage. SOLUTION: The ESD protection device is interposed between an input terminal 6 of a semiconductor integrated circuit chip and its CMOS transistor 100, and has a triggering element 310 having diodes 311, 312 broken down by an overvoltage applied to the input terminal 6, and has an ESD protection element 210 having vertical type bipolar transistors 211, 212 for discharging the accumulated charge of the input terminal 6 by their continuities caused by the breakdowns of the diodes 311, 312.

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、静電気破壊(ES
D:electrostatic discharge)から半導体集積回路を
保護するために、半導体集積回路チップ内に設けられる
ESD保護装置、及びその製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrostatic discharge (ES)
The present invention relates to an ESD protection device provided in a semiconductor integrated circuit chip to protect the semiconductor integrated circuit from D (electrostatic discharge) and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のCMOSプロセスにおけるESD
保護装置は、MOSFETの横型寄生バイポーラトラン
ジスタを用いて、シリコン基板に対して横方向に電流を
逃がして保護するものが一般的であった。一方、ESD
保護装置は、半導体集積回路の微細化が急速に進展する
につれて、1チップに搭載されるピン数も急激に増大す
るため、更なる縮小化が求められている。
2. Description of the Related Art ESD in a conventional CMOS process
The protection device generally uses a lateral parasitic bipolar transistor of a MOSFET to protect the silicon substrate by escaping a current in a lateral direction with respect to a silicon substrate. Meanwhile, ESD
As the number of pins mounted on one chip increases rapidly as the miniaturization of semiconductor integrated circuits progresses rapidly, the protection device is required to be further reduced in size.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、縮小化
が進むほど、接合部の電流集中及び電界集中が増大する
ため、発熱によりESD保護装置が破壊されてしてまう
ことがあった。そのためこれ以上のESD保護能力の向
上には限界があった。また、近年、CMOSトランジス
タのゲート絶縁膜が薄膜化が進んでいるため、ESD保
護装置が動作する前にゲート絶縁膜が破壊されてしまう
ことがあった(図33参照)。そのため、より低電圧で
トリガするESD保護装置が求められている。
However, as the miniaturization progresses, the current concentration and the electric field concentration at the junction increase, so that the ESD protection device may be destroyed by heat generation. Therefore, there is a limit in further improving the ESD protection ability. In recent years, since the thickness of the gate insulating film of the CMOS transistor has been reduced, the gate insulating film may be broken before the ESD protection device operates (see FIG. 33). Therefore, there is a need for an ESD protection device that triggers at a lower voltage.

【0004】[0004]

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、縮小化しても
接合部での電流集中及び電界集中が起きにくく、しか
も、より低電圧でトリガするESD保護装置及びその製
造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an ESD protection device which does not easily cause current concentration and electric field concentration at the junction even when the device is reduced in size, and which can trigger at a lower voltage, and a method of manufacturing the same. is there.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係るESD保護
装置は、半導体集積回路チップのパッドと当該半導体集
積回路チップの内部回路との間に設けられるものであ
る。そして、パッドに印加された過電圧によって降伏す
るダイオードを有するトリガ素子と、ダイオードの降伏
によって導通することにより、パッドの蓄積電荷を放電
する縦型バイポーラトランジスタを有するESD保護素
子とを備えている(請求項1)。
An ESD protection device according to the present invention is provided between a pad of a semiconductor integrated circuit chip and an internal circuit of the semiconductor integrated circuit chip. A trigger element having a diode that breaks down due to an overvoltage applied to the pad; and an ESD protection element having a vertical bipolar transistor that conducts due to the breakdown of the diode to discharge accumulated charge in the pad. Item 1).

【0006】縦型バイポーラトランジスタは、横型バイ
ポーラトランジスタに比べて、同じ占有面積であるなら
ば接合面積が大きくなるので、縮小化しても接合部での
電流集中及び電界集中が起きにくい。一方、ダイオード
は、不純物濃度等を変えることによって、所望の降伏電
圧を簡単に設定できる。したがって、ダイオードの降伏
電圧を縦型バイポーラトランジスタのトリガとすること
により、縮小化しても接合部での電流集中及び電界集中
が起きにくく、かつ低電圧でトリガするESD保護装置
が得られる。
A vertical bipolar transistor has a larger junction area if it has the same occupied area as compared with a horizontal bipolar transistor. Therefore, even if the bipolar transistor is reduced in size, current concentration and electric field concentration at the junction are less likely to occur. On the other hand, a diode can easily set a desired breakdown voltage by changing an impurity concentration or the like. Therefore, by using the breakdown voltage of the diode as a trigger of the vertical bipolar transistor, it is possible to obtain an ESD protection device that hardly causes current concentration and electric field concentration at the junction even when the size is reduced, and triggers at a low voltage.

【0007】本発明に係るESD保護装置の第一の具体
例は、次のとおりである(請求項3)。パッドは、入力
端子又は出力端子である。トリガ素子は、第一及び第二
のダイオード並びに第一及び第二の抵抗からなる。ES
D保護素子はNPN型の第一及び第二の縦型バイポーラ
トランジスタからなる。第一のダイオードは、カソード
がパッドに接続され、アノードが第一の縦型バイポーラ
トランジスタのベースに接続されている。第二のダイオ
ードは、カソードが電源端子に接続され、アノードが第
二の縦型バイポーラトランジスタのベースに接続されて
いる。第一のダイオードのアノードとグランド端子との
間には、第一の抵抗が接続されている。第二のダイオー
ドのアノードとパッドとの間には、第二の抵抗が接続さ
れている。第一の縦型バイポーラトランジスタは、コレ
クタがパッドに接続され、エミッタがグランド端子に接
続されている。第二の縦型バイポーラトランジスタは、
コレクタが電源端子に接続され、エミッタがパッドに接
続されている。なお、第一のダイオード、第一の抵抗及
び第一の縦型バイポーラトランジスタと、第二のダイオ
ード、第二の抵抗及び第二の縦型バイポーラトランジス
タとの少なくとも一方を備えていればよい(他の請求項
でも同じ。)
A first specific example of the ESD protection device according to the present invention is as follows (claim 3). The pad is an input terminal or an output terminal. The trigger element comprises first and second diodes and first and second resistors. ES
The D protection element includes first and second NPN vertical bipolar transistors. The first diode has a cathode connected to the pad and an anode connected to the base of the first vertical bipolar transistor. The second diode has a cathode connected to the power supply terminal and an anode connected to the base of the second vertical bipolar transistor. A first resistor is connected between the anode of the first diode and the ground terminal. A second resistor is connected between the anode of the second diode and the pad. The first vertical bipolar transistor has a collector connected to a pad and an emitter connected to a ground terminal. The second vertical bipolar transistor is
The collector is connected to the power supply terminal, and the emitter is connected to the pad. In addition, at least one of the first diode, the first resistor and the first vertical bipolar transistor, and the second diode, the second resistor and the second vertical bipolar transistor may be provided. The same applies to the claims.)

【0008】本発明に係るESD保護装置の第二の具体
例は、次のとおりである(請求項5)。パッドは電源端
子である。縦型バイポーラトランジスタはNPN型であ
る。ダイオードは、カソードがパッドに接続され、アノ
ードが縦型バイポーラトランジスタのベースに接続され
ている。ダイオードのアノードとグランド端子との間に
は、抵抗が接続されている。縦型バイポーラトランジス
タは、コレクタがパッドに接続され、エミッタがグラン
ド端子に接続されている。
A second specific example of the ESD protection device according to the present invention is as follows (claim 5). The pad is a power supply terminal. The vertical bipolar transistor is an NPN type. The diode has a cathode connected to the pad and an anode connected to the base of the vertical bipolar transistor. A resistor is connected between the anode of the diode and the ground terminal. In the vertical bipolar transistor, the collector is connected to the pad, and the emitter is connected to the ground terminal.

【0009】本発明に係るESD保護装置は、次の構成
としてもよい(請求項11)。トリガ素子は、パッドに
印加された過電圧によって降伏するダイオードとしてコ
レクタ及びベースが動作するとともに、当該ダイオード
の降伏によって導通することによりパッドの蓄積電荷を
放電する第一の縦型バイポーラトランジスタを有する。
ESD保護素子は、ダイオードの降伏によって導通する
ことにより、パッドの蓄積電荷を放電する第二の縦型バ
イポーラトランジスタを有する。
[0009] The ESD protection device according to the present invention may have the following configuration. The trigger element has a first vertical bipolar transistor whose collector and base operate as a diode that breaks down due to an overvoltage applied to the pad, and which discharges accumulated charge in the pad by conducting when the diode breaks down.
The ESD protection element has a second vertical bipolar transistor that conducts due to breakdown of the diode, thereby discharging the accumulated charge in the pad.

【0010】この場合の具体例は、次のとおりである
(請求項12,13)。パッドは入力端子又は出力端子
である。トリガ素子は、第一の縦型バイポーラトランジ
スタとして動作するNPN型の縦型バイポーラトランジ
スタA及び縦型バイポーラトランジスタBと、第一及び
第二の抵抗とからなる。ESD保護素子は、第二の縦型
バイポーラトランジスタとして動作するNPN型の縦型
バイポーラトランジスタC及び縦型バイポーラトランジ
スタDからなる。縦型バイポーラトランジスタA,C
は、コレクタがパッドに接続され、ベースが互いに接続
され、エミッタがグランド端子に接続されている。縦型
バイポーラトランジスタA,Cのベースとグランド端子
との間には、第一の抵抗が接続されている。縦型バイポ
ーラトランジスタB,Dは、コレクタが電源端子に接続
され、ベースが互いに接続され、エミッタがパッドに接
続されている。縦型バイポーラトランジスタB,Dのベ
ースとパッドとの間には、第二の抵抗が接続されている
(請求項12)。
Specific examples in this case are as follows (claims 12 and 13). Pads are input terminals or output terminals. The trigger element includes an NPN-type vertical bipolar transistor A and a vertical bipolar transistor B that operate as a first vertical bipolar transistor, and first and second resistors. The ESD protection element includes an NPN-type vertical bipolar transistor C and a vertical bipolar transistor D that operate as a second vertical bipolar transistor. Vertical bipolar transistors A and C
Has a collector connected to a pad, a base connected to each other, and an emitter connected to a ground terminal. A first resistor is connected between the bases of the vertical bipolar transistors A and C and the ground terminal. The collectors of the vertical bipolar transistors B and D are connected to a power supply terminal, the bases are connected to each other, and the emitters are connected to pads. A second resistor is connected between the bases of the vertical bipolar transistors B and D and the pad (claim 12).

【0011】パッドは電源端子である。第一及び第二の
縦型バイポーラトランジスタは、NPN型であり、コレ
クタがパッドに接続され、ベースが互いに接続され、エ
ミッタがグランド端子に接続されている。第一及び第二
の縦型バイポーラトランジスタのベースとグランド端子
との間には、抵抗が接続されている(請求項13)。
The pad is a power supply terminal. The first and second vertical bipolar transistors are of the NPN type, and have a collector connected to a pad, a base connected to each other, and an emitter connected to a ground terminal. A resistor is connected between the bases of the first and second vertical bipolar transistors and the ground terminal.

【0012】導電型のP及びNは、それぞれ逆導電型の
N及びPとしてもよい(請求項4、6、14、15)。
PとNとを逆にしても、キャリアの種類が変わるだけで
あるので、当然のことながら同じ機能を実現できる。な
お、縦型バイポーラトランジスタをPNP型とした場合
は、ダイオードと抵抗との位置が相互に入れ替わる。
The conductivity types P and N may be N and P, respectively, of the opposite conductivity type (claims 4, 6, 14, and 15).
Even if P and N are reversed, only the type of carrier is changed, so that the same function can be realized as a matter of course. When the vertical bipolar transistor is a PNP type, the positions of the diode and the resistor are interchanged.

【0013】また、ダイオードは単数、又は複数のダイ
オードが直列に接続されたものであり、過電圧は当該ダ
イオードにとって順方向電圧であり、降伏は導通による
実質的な降伏である、としてもよい(請求項2、7〜1
0)。ダイオードの順方向降下電圧は、降伏電圧に比べ
れば、不純物濃度に依存しにくくかつ低電圧である。し
たがって、ダイオードを直列接続する数を選ぶことによ
り、所望の実質的な降伏電圧を精度良く設定することが
できる。
The diode may be a single or a plurality of diodes connected in series, the overvoltage may be a forward voltage for the diode, and the breakdown may be a substantial breakdown due to conduction. Item 2, 7-1
0). The forward voltage drop of the diode is less dependent on the impurity concentration and lower than the breakdown voltage. Therefore, by selecting the number of diodes connected in series, a desired substantial breakdown voltage can be accurately set.

【0014】請求項11、12、13、14又は15記
載のESD保護装置において、前記第一の縦型バイポー
ラトランジスタと前記第二の縦型バイポーラトランジス
タとのコレクタ層は同時に形成されたものである、とし
てもよい(請求項16)。
The ESD protection device according to claim 11, 12, 13, 14, or 15, wherein the collector layers of the first vertical bipolar transistor and the second vertical bipolar transistor are formed at the same time. (Claim 16).

【0015】請求項11、12、13、14又は15記
載のESD保護装置において、第一の縦型バイポーラト
ランジスタと第二の縦型バイポーラトランジスタとのコ
レクタ層は共用化された同じものである、としてもよい
(請求項17)。
The ESD protection device according to claim 11, 12, 13, 14, or 15, wherein the collector layers of the first vertical bipolar transistor and the second vertical bipolar transistor are shared and the same. (Claim 17).

【0016】請求項1、2、3、5、7、9、11、1
2又は13記載のESD保護装置において、縦型バイポ
ーラトランジスタ又はダイオードは、P型シリコン基板
表面に形成された第一のN型ウェルと、この第一のN
型ウェルに接してP型シリコン基板表面に形成された
第二のN型ウェルと、この第二のN型ウェル表面に
形成された第二のN層と、第一のN型ウェル表面に
形成されたP型ウェルと、このP型ウェル表面に互
いに離れて形成されたP層及び第一のN層と、これ
らのP層と第一のN層との間に当該P層と第一の
層との電気的接続を防止するために付設された絶縁
物との全部又は一部からなり、第二のN 型ウェルとP
型ウェルとが分離用絶縁物で絶縁され、P型シリコン
基板とP 型ウェルとが分離用絶縁物で絶縁された、と
してもよい(請求項18)。この場合、導電型のP及び
Nは、それぞれ逆導電型のN及びPとしてもよい(請求
項19)。
Claims 1, 2, 3, 5, 7, 9, 11, 1
The ESD protection device according to 2 or 13, wherein the vertical
Transistor or diode is a P-type silicon substrate
First N formed on the surfaceMold well and this first N
Formed on the surface of the P-type silicon substrate in contact with the mold well
Second NMold well and this second NOn the surface of the mold well
The second N formed+Layer and the first NOn the surface of the mold well
P formedMold well and this POn the surface of the mold well
P formed far apart+Layer and first N+Layers and this
Our P+Layer and first N+P between the layer+Layers and first
N+Insulation provided to prevent electrical connection with layers
And all or part of the second N Mold well and P
P-type silicon is insulated from the mold well by an insulating insulator
Substrate and P That the mold well was insulated with the insulating material for separation.
(Claim 18). In this case, the conductive type P and
N may be N and P of the opposite conductivity type, respectively (claim
Item 19).

【0017】請求項18記載のESD保護装置におい
て、P層並びに第一及び第二のN層は、内部回路を
構成するCMOSトランジスタのP層及びN層と同
時に形成されるものである、としてもよい(請求項2
0)。請求項19記載のESD保護装置においても、こ
れに準ずる(請求項21)。
The ESD protection device according to claim 18, wherein the P + layer and the first and second N + layers are formed simultaneously with the P + layer and the N + layer of the CMOS transistor constituting the internal circuit. (Claim 2
0). The same applies to the ESD protection device according to claim 19 (claim 21).

【0018】請求項18記載のESD保護装置におい
て、第二のN型ウェルは、内部回路を構成するCMO
SトランジスタのN型ウェルと同時に形成されるもの
である、としてもよい(請求項22)。請求項19記載
のESD保護装置においても、これに準ずる(請求項2
3)。
18. The ESD protection device according to claim 18, wherein the second N - type well has a CMO constituting an internal circuit.
It may be formed simultaneously with the N - type well of the S transistor (claim 22). The same applies to the ESD protection device according to claim 19 (claim 2).
3).

【0019】請求項18又は19記載のESD保護装置
において、絶縁物は、内部回路を構成するCMOSトラ
ンジスタのゲート電極及びゲート絶縁膜と同時に形成さ
れたダミーゲート電極、又は単なる絶縁膜である、とし
てもよい(請求項24)。このダミーゲート電極又は絶
縁膜は、シリコン基板表面に対してリング状に形成され
た、としてもよい(請求項25)。
In the ESD protection device according to claim 18 or 19, the insulator is a dummy gate electrode formed simultaneously with a gate electrode and a gate insulating film of a CMOS transistor constituting an internal circuit, or a simple insulating film. (Claim 24). The dummy gate electrode or the insulating film may be formed in a ring shape with respect to the surface of the silicon substrate.

【0020】請求項1、2、3、5、7又は9記載のE
SD保護装置において、ダイオードは、P型シリコン基
板表面に形成されたN型ウェルと、このN型ウェル
表面に互いに離れて形成されたP層及びN層と、こ
れらのP層とN層との間の前記P型シリコン基板表
面から内部に形成された絶縁物とからなる、としてもよ
い(請求項26)。この場合、請求項1、2、4、6、
8又は10記載のESD保護装置において、導電型のP
及びNは、それぞれ逆導電型のN及びPとしてもよい
(請求項27)。
E according to claim 1, 2, 3, 5, 7 or 9
In SD protector, diodes, N formed in a P-type silicon substrate surface - -type well, the N - -type well P + layer is formed apart from each other on the surface and the N + layer, these P + layer And an insulator formed between the surface of the P-type silicon substrate and the N + layer. In this case, claims 1, 2, 4, 6,
11. The ESD protection device according to 8 or 10, wherein the conductive type P
And N may be N and P of opposite conductivity types, respectively.

【0021】請求項1、2、3、5、7又は9記載のE
SD保護装置において、ダイオードは、P型シリコン基
板表面に形成されたN型ウェルと、このN型ウェル
表面に形成されたP型ウェルと、このP型ウェル表
面に互いに離れて形成されたP層及びN層と、これ
らのP層とN層との間のP型シリコン基板表面に付
設された絶縁物とからなり、P型シリコン基板とP
ウェルとが分離用絶縁物で絶縁された、としてもよい
(請求項28)。この場合、請求項1、2、4、6、8
又は10記載のESD保護装置において、導電型のP及
びNは、それぞれ逆導電型のN及びPとしてもよい(請
求項29)。
E according to claim 1, 2, 3, 5, 7 or 9
In SD protector, diodes, N formed in a P-type silicon substrate surface - -type well, the N - -type well, the P - - P formed in the mold well surface away from each other on the type well surface formed P + layer and N + layer, and an insulator attached to the surface of the P-type silicon substrate between the P + layer and the N + layer. The P-type silicon substrate and the P - type well are It may be insulated by a separating insulator (claim 28). In this case, claims 1, 2, 4, 6, 8
Alternatively, in the ESD protection device according to claim 10, P and N of the conductivity type may be N and P of the opposite conductivity type, respectively.

【0022】また、本発明に係るESD保護装置は、更
に次の構成としてもよい(請求項30)。ダイオード
は、シリコン基板表面に形成されたP型ウェルと、こ
のP型ウェル表面に互いに離れて形成されたN層及
びP層と、これらのN層とP層との間のP型ウ
ェル上に絶縁膜を介して設けられるとともにグランド端
子に接続されたダミーゲート電極とからなる。この場合
は、N層とダミーゲート電極との間の電界が強くなる
ので、より低い電圧でトリガするようになる。なお、導
電型のP及びNは、それぞれ逆導電型のN及びPとして
もよい(請求項31)。
Further, the ESD protection device according to the present invention may further have the following configuration. The diode includes a P -type well formed on the surface of the silicon substrate, an N + layer and a P + layer formed separately from each other on the surface of the P -type well, and between the N + layer and the P + layer. And a dummy gate electrode provided on the P - type well through an insulating film and connected to the ground terminal. In this case, the electric field between the N + layer and the dummy gate electrode is increased, so that the trigger is performed at a lower voltage. It should be noted that the conductivity types P and N may be N and P, respectively, of the opposite conductivity type.

【0023】本発明に係るESD保護装置の製造方法
は、請求項1、3、4、5、6、11、12、13、1
4又は15記載のESD保護装置を製造する方法であっ
て、次の工程を備えている(請求項32)。P型シリコ
ン基板に対して、内部回路を構成するCMOSトランジ
スタのN型ウェル、及び縦型バイポーラトランジスタ
のコレクタと接続することになるコレクタ接続用N
ウェルを同時に形成する工程。P型シリコン基板に対
して、縦型バイポーラトランジスタのコレクタとなるコ
レクタN型ウェル、及びダイオードのN型ウェルを
同時に形成する工程。縦型バイポーラトランジスタの
コレクタN型ウェル内にベースとなるP 型層、及び
ダイオードのN型ウェル内にアノードとなるP型層
を同時に形成する工程。CMOSトランジスタのP
型ウェルにN型層、縦型バイポーラトランジスタのコ
レクタ接続用N型ウェルにN型層、縦型バイポーラ
トランジスタのP型層にエミッタとなるN型層、及
びダイオードのP型層にカソードとなるN型層を同
時に形成する工程。CMOSトランジスタのN型ウ
ェルにP型層、縦型バイポーラトランジスタのP
層にP型層、及びダイオードのP型層にP型層を
同時に形成する工程。この場合、請求項2、7、8、
9又は10記載のESD保護装置を製造する方法は、ア
ノードとカソードとが逆になる(請求項33)。
A method for manufacturing an ESD protection device according to the present invention
Are the claims 1, 3, 4, 5, 6, 11, 12, 13, 1
A method for manufacturing an ESD protection device according to item 4 or 15.
And the following steps (claim 32). P-type silicon
CMOS transistors that constitute internal circuits
Star NType well and vertical bipolar transistor
N for collector connection that will be connected to the collector ofType
A step of forming wells simultaneously. For P-type silicon substrate
And the collector that becomes the collector of the vertical bipolar transistor
Lecter NMold well and diode NMold well
Step of forming simultaneously. Of vertical bipolar transistor
Collector NBase P in mold well Mold layer, and
N of diodeP serving as anode in mold wellMold layer
Forming simultaneously. CMOS transistor P
N in mold well+Layer, vertical bipolar transistor
N for Lecter ConnectionN in mold well+Mold layer, vertical bipolar
Transistor PN as an emitter in the mold layer+Mold layer
And diode PN serving as cathode for mold layer+Same mold layer
Sometimes forming process. CMOS transistor NMold
P in the well+Layer, P of vertical bipolar transistorType
P in layer+Mold layer and diode PP for mold layer+Mold layer
Step of forming simultaneously. In this case, claim 2, 7, 8,
The method for manufacturing the ESD protection device according to 9 or 10 is as follows.
The node and the cathode are reversed (claim 33).

【0024】本発明に係るESD保護装置は、工程及
びを除き、CMOSトランジスタの製造工程で同時に
製造される。工程及びは、同じ部分に対するイオン
注入であるので、通常のCMOSトランジスタの製造工
程でマスクを1枚追加するだけでよい。
The ESD protection device according to the present invention is manufactured at the same time as the CMOS transistor manufacturing process except for the steps. Since the process is an ion implantation for the same portion, it is only necessary to add one mask in a normal CMOS transistor manufacturing process.

【0025】また、縦型バイポーラトランジスタのコレ
クタN型ウェル及びダイオードのN型ウェルが工程
で形成される領域に、CMOSトランジスタのゲート
電極と同時にダミーゲート電極を形成する工程を、更に
備えものとしてもよい。ただし、ダミーゲート電極は、
工程で形成された縦型バイポーラトランジスタ及びダ
イオードのN型層と、工程で形成された縦型バイポ
ーラトランジスタ及びダイオードのP型層とが、後工
程で接続されるのを防止するものである(請求項3
4)。或いは、工程で形成された縦型バイポーラトラ
ンジスタ及びダイオードのN型層と、第五工程で形成
された縦型バイポーラトランジスタ及びダイオードのP
型層とが、後工程で接続されるのを防止する絶縁膜を
形成する工程を、更に備えたものとしてもよい(請求項
35)。本発明に係るESD保護装置の製造方法におい
ても、導電型のP及びNは、それぞれ逆導電型のN及び
Pとしてもよい(請求項36)。
[0025] The vertical-type collector of the bipolar transistor N - type well and a diode the N - region type well is formed in the process, the step of forming simultaneously the dummy gate electrode and the gate electrode of the CMOS transistor, further comprising stuff It may be. However, the dummy gate electrode is
This prevents the N + -type layer of the vertical bipolar transistor and the diode formed in the process from being connected to the P + -type layer of the vertical bipolar transistor and the diode formed in the process in a later process. (Claim 3
4). Alternatively, the N + -type layer of the vertical bipolar transistor and the diode formed in the step, and the P + layer of the vertical bipolar transistor and the diode formed in the fifth step
The method may further include a step of forming an insulating film for preventing connection with the + type layer in a later step (claim 35). Also in the method for manufacturing an ESD protection device according to the present invention, P and N of the conductivity type may be N and P of the opposite conductivity type, respectively.

【0026】換言すると、本発明は、静電気破壊(ES
D)から半導体装置を保護する方法として、通常のCM
OSFET製造プロセスに互換性のある製造方法を用い
て、低電圧で動作するトリガ素子と縦型バイポーラトラ
ンジスタとを形成し、静電気パルスが入出力パッド又は
電源パッドに印加された時に、内部のMOSトランジス
タのゲート絶縁膜が破壊しないよう低電圧でトリガ素子
が動作し、そのトリガ電流によって、縦型バイポーラト
ランジスタを動作させ、大量の電荷をシリコン基板の縦
方向に逃がすことで電流集中を防止し、高いESD耐量
が得られることを特徴とするESD保護装置の構造とそ
の製造方法である。
In other words, the present invention provides an electrostatic discharge (ES)
As a method for protecting a semiconductor device from D), a normal CM
A trigger element operating at a low voltage and a vertical bipolar transistor are formed using a manufacturing method compatible with the OSFET manufacturing process, and an internal MOS transistor is formed when an electrostatic pulse is applied to an input / output pad or a power supply pad. The trigger element operates at a low voltage so that the gate insulating film does not break down, and the trigger current activates the vertical bipolar transistor, releasing a large amount of charge in the vertical direction of the silicon substrate to prevent current concentration, A structure of an ESD protection device characterized by obtaining an ESD resistance and a method of manufacturing the same.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】図1乃至図3は本発明に係るES
D保護装置の第一実施形態を示し、図1は回路図、図2
は平面図、図3は図2におけるIII−III線縦断面図であ
る。以下、これらの図面に基づき説明する。本実施形態
のESD保護装置は、入力バッファ保護回路として動作
するものである。
1 to 3 show an ES according to the present invention.
1 shows a first embodiment of a D protection device, FIG. 1 is a circuit diagram, FIG.
3 is a plan view, and FIG. 3 is a vertical sectional view taken along line III-III in FIG. Hereinafter, description will be made based on these drawings. The ESD protection device of the present embodiment operates as an input buffer protection circuit.

【0028】本実施形態のESD保護装置は、半導体集
積回路チップの入力端子(入力パッド)6とCMOSト
ランジスタ100との間に設けられ、入力端子6に印加
された過電圧によって降伏するダイオード311,31
2を有するトリガ素子310と、ダイオード311,3
12の降伏によって導通することにより、入力端子6の
蓄積電荷を放電する縦型バイポーラトランジスタ21
1,212を有するESD保護素子210とを備えてい
る。なお、図2及び図3では、ESD保護素子210の
一部として縦型バイポーラトランジスタ211のみ、ト
リガ素子310の一部としてダイオード311のみを示
す。
The ESD protection device according to the present embodiment is provided between an input terminal (input pad) 6 of a semiconductor integrated circuit chip and a CMOS transistor 100 and diodes 311, 31 which break down due to an overvoltage applied to the input terminal 6.
2 having a trigger element 310 and diodes 311 and 3
12 conducts due to the breakdown of the vertical bipolar transistor 21, thereby discharging the accumulated charge at the input terminal 6.
1 and 212. 2 and 3 show only the vertical bipolar transistor 211 as a part of the ESD protection element 210 and only the diode 311 as a part of the trigger element 310.

【0029】CMOSトランジスタ100は、NMOS
トランジスタ101とPMOSトランジスタ102とか
らなるCMOSインバータである。ダイオード311
は、カソードが入力端子6に接続され、アノードが縦型
バイポーラトランジスタ211のベースに接続されてい
る。ダイオード312は、カソードが電源端子7に接続
され、アノードが縦型バイポーラトランジスタ212の
ベースに接続されている。ダイオード311のアノード
とグランド端子8との間には、抵抗313が接続されて
いる。ダイオード312のアノードと入力端子6との間
には、抵抗314が接続されている。縦型バイポーラト
ランジスタ211,212は、どちらもNPN型であ
る。縦型バイポーラトランジスタ211は、コレクタが
入力端子6に接続され、エミッタがグランド端子8に接
続されている。縦型バイポーラトランジスタ212は、
コレクタが電源端子7に接続され、エミッタが入力端子
6に接続されている。抵抗313,314は、同じ半導
体集積回路チップ内に形成された単結晶シリコン、多結
晶シリコン又は金属等からなる。
The CMOS transistor 100 is an NMOS
This is a CMOS inverter including a transistor 101 and a PMOS transistor 102. Diode 311
Has a cathode connected to the input terminal 6 and an anode connected to the base of the vertical bipolar transistor 211. The diode 312 has a cathode connected to the power supply terminal 7 and an anode connected to the base of the vertical bipolar transistor 212. A resistor 313 is connected between the anode of the diode 311 and the ground terminal 8. A resistor 314 is connected between the anode of the diode 312 and the input terminal 6. Both the vertical bipolar transistors 211 and 212 are of the NPN type. The vertical bipolar transistor 211 has a collector connected to the input terminal 6 and an emitter connected to the ground terminal 8. The vertical bipolar transistor 212
The collector is connected to the power terminal 7 and the emitter is connected to the input terminal 6. The resistors 313 and 314 are made of single crystal silicon, polycrystal silicon, metal, or the like formed in the same semiconductor integrated circuit chip.

【0030】近年、ゲート絶縁膜の薄膜化が急速に進ん
でいるため、被保護素子であるCMOSトランジスタ1
00のゲート絶縁膜が破壊するより低い電圧でESD保
護素子210が動作する必要がある。本実施形態では、
ダイオード311,312の降伏電流であるトリガ電流
が抵抗313,314を流れるときの電圧降下により、
縦型バイポーラトランジスタ211,212のベース電
位を上昇させて、縦型バイポーラトランジスタ211,
212をオンにする。これにより、入力端子6に蓄えら
れた静電気による大量の電荷を、シリコン基板の縦方向
に逃がす。したがって、電流集中を防ぐことができるの
で、大きなESD耐量を得ることができる。
In recent years, since the thickness of the gate insulating film has been rapidly reduced, the CMOS transistor 1 to be protected is
It is necessary for the ESD protection element 210 to operate at a lower voltage than that at which the gate insulating film of No. 00 is broken. In this embodiment,
Due to the voltage drop when the trigger current, which is the breakdown current of the diodes 311 and 312, flows through the resistors 313 and 314,
The base potentials of the vertical bipolar transistors 211 and 212 are raised to increase the vertical bipolar transistors 211 and 212.
Turn 212 on. As a result, a large amount of charge due to static electricity stored in the input terminal 6 is released in the vertical direction of the silicon substrate. Therefore, current concentration can be prevented, and a large ESD tolerance can be obtained.

【0031】縦型バイポーラトランジスタ211,21
2を備えたESD保護素子210及びダイオード31
1,312を備えたトリガ素子310の形成は、通常の
CMOSFETの製造プロセスの中で、一枚のイオン注
入マスクを追加するだけで実現できる。以下に、図2及
び図3に基づき製造方法について説明する。
Vertical bipolar transistors 211 and 21
Protection device 210 with diode 2 and diode 31
The formation of the trigger element 310 provided with 1 and 312 can be realized only by adding one ion implantation mask in a normal CMOSFET manufacturing process. Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIGS.

【0032】まず、ESD保護素子210について説明
する。CMOSトランジスタ100のN拡散層1と同
時にコレクタ引き出し部10及びエミッタ11を形成
し、CMOSトランジスタ100のP拡散層2と同時
にベース引き出し部12を形成する。エミッタ11とベ
ース引き出し部12とのシリサイドを分離するために、
CMOSトランジスタ100のゲート電極3と同時に形
成されるダミーゲート電極13を用いている。ダミーゲ
ート電極13は、電位を与えるものではなく、シリサイ
ドを分離するためのものである。そして、追加のイオン
注入用のマスクを用いてレジストに開口部50を形成
し、イオン注入することにより、P領域のベース16
とコレクタNウエル17とを同時に形成する。このとき
形成したコレクタNウエル17と別途形成したコレクタ
引き出し部10とは、CMOSトランジスタ100のN
ウエル5と同時に形成する接続用Nウエル14を用いて
接続する。これにより、CMOSプロセスを利用して縦
型バイポーラトランジスタを形成できる。なお、このと
きのイオン注入は、ゲート電極3形成の前でも後でもよ
い。
First, the ESD protection element 210 will be described. A collector lead portion 10 and an emitter 11 are formed simultaneously with the N + diffusion layer 1 of the CMOS transistor 100, and a base lead portion 12 is formed simultaneously with the P + diffusion layer 2 of the CMOS transistor 100. In order to separate the silicide between the emitter 11 and the base lead portion 12,
A dummy gate electrode 13 formed simultaneously with the gate electrode 3 of the CMOS transistor 100 is used. The dummy gate electrode 13 does not apply a potential but separates silicide. Then, an opening 50 is formed in the resist using an additional ion implantation mask, and ions are implanted, thereby forming the base 16 of the P region.
And a collector N well 17 are simultaneously formed. The collector N well 17 formed at this time and the collector lead portion 10 formed separately are connected to the N
The connection is made using a connection N-well 14 formed simultaneously with the well 5. Thereby, a vertical bipolar transistor can be formed using a CMOS process. The ion implantation at this time may be performed before or after the formation of the gate electrode 3.

【0033】トリガ素子310について説明する。N
型のダイオードは、ESD保護素子210のエミッ
タ11及びベース16と同じ構造で、CMOSトランジ
スタ100のN拡散層1と同時にN部21を、CM
OSトランジスタ100のP 拡散層2と同時にP
26の引き出し部22を形成する。これにより、所望の
トリガ電圧及び逆方向リークレベルを設定できるように
なる。
Next, the trigger element 310 will be described. N+
PType diode is the emitter of the ESD protection element 210.
CMOS transistor with the same structure as the
Star 100 N+N at the same time as diffusion layer 1+The part 21
P of OS transistor 100 +P at the same time as the diffusion layer 2Department
26 lead-out portions 22 are formed. This allows the desired
Trigger voltage and reverse leak level can be set
Become.

【0034】図4乃至図6は本実施形態のESD保護装
置の製造方法を示す断面図である。以下、図3乃至図6
に基づき、本実施形態のESD保護装置の製造方法を詳
しく説明する。
FIGS. 4 to 6 are sectional views showing a method of manufacturing the ESD protection device of the present embodiment. Hereinafter, FIGS. 3 to 6
Based on the above, a method for manufacturing the ESD protection device of the present embodiment will be described in detail.

【0035】まず、図4に示すように、CMOSトラン
ジスタ100のNウエル5形成と同時に、ESD保護素
子210のコレクタ引き出し部10との接続用Nウエル
14を形成する。この領域のドーピング濃度は、約10
17cm−3〜1018cm −3である。また、CMO
Sトランジスタ100のゲート電極3の形成と同時に、
ESD保護素子210のダミーゲート電極13、及びト
リガ素子310のダミーゲート電極23を形成する。こ
れは、ESD保護素子210のエミッタ11とベース引
き出し部12とが、後で拡散層上に形成されるシリサイ
ドにより接続されてしまうのを防止するためである。同
様に、トリガ素子310のN部21と引き出し部22
とが、後でシリサイドにより接続されるのを防止するた
めである。
First, as shown in FIG.
Simultaneously with the formation of the N well 5 of the transistor 100, the ESD protection element
N-well for connection of the child 210 with the collector drawer 10
14 is formed. The doping concentration in this region is about 10
17cm-3-1018cm -3It is. Also, CMO
Simultaneously with the formation of the gate electrode 3 of the S transistor 100,
The dummy gate electrode 13 of the ESD protection element 210 and the
The dummy gate electrode 23 of the trigger element 310 is formed. This
This is because the emitter 11 of the ESD protection element 210 and the base
The exposed portion 12 is formed by a silicon layer formed on the diffusion layer later.
This is to prevent connection due to a password. same
Thus, N of the trigger element 310+Part 21 and drawer part 22
To prevent later connection by silicide.
It is.

【0036】続いて、図5に示すように、所定形状のレ
ジストの開口部50をマスクとして、ESD保護素子2
10のベース16を形成するためのイオン注入を約10
18cm−3で行い、続いて、コレクタNウエル17を
形成するためのイオン注入を約1018cm−3で行
う。このとき、トリガ素子310のP部26及びNウ
ェル27も同時に形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 5, the ESD protection element 2 is
Ion implantation to form ten bases 16
Carried out at 18 cm -3, is then performed by ion implantation of about 10 18 cm -3 to form the collector N-well 17. At this time, the P portion 26 and the N well 27 of the trigger element 310 are also formed at the same time.

【0037】続いて、図6に示すように、CMOSトラ
ンジスタ100のN拡散層1の形成と同時に、コレク
タ引き出し部10、エミッタ11、N部21等を形成
する。
Subsequently, as shown in FIG. 6, simultaneously with the formation of the N + diffusion layer 1 of the CMOS transistor 100, the collector lead portion 10, the emitter 11, the N + portion 21 and the like are formed.

【0038】続いて、図3に示すように、CMOSトラ
ンジスタ100のP拡散層2と同時に、ベース引き出
し部12、引き出し部22等を形成する。最後に、これ
らの上層に配線を形成することにより、図1に示す回路
を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 3, simultaneously with the P + diffusion layer 2 of the CMOS transistor 100, a base lead portion 12, a lead portion 22, and the like are formed. Finally, by forming wiring on these layers, the circuit shown in FIG. 1 is formed.

【0039】次に、本実施形態のESD保護装置の動作
を、図1及び図3に基づき説明する。
Next, the operation of the ESD protection device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

【0040】入力端子6に対して静電気パルスが印加さ
れた時の動作を説明する。まず、グランド端子8に対し
て正のESDのパルスが入力端子6に印加された時、E
SD保護素子210、トリガ素子310、そしてCMO
Sトランジスタ100のゲート絶縁膜に高電圧が印加さ
れる。そのため、CMOSトランジスタ100のゲート
絶縁膜が破壊する前に、ESD保護素子210が動作す
ることにより、ESDによる電荷を速やかに逃がす必要
がある。
The operation when an electrostatic pulse is applied to the input terminal 6 will be described. First, when a positive ESD pulse is applied to the input terminal 6 with respect to the ground terminal 8,
SD protection element 210, trigger element 310, and CMO
A high voltage is applied to the gate insulating film of the S transistor 100. Therefore, before the gate insulating film of the CMOS transistor 100 is destroyed, it is necessary that the ESD protection element 210 operates to quickly release the charge due to the ESD.

【0041】CMOSトランジスタ100のゲート絶縁
膜が4nmであるとすると、定電圧によるストレスでは
約8Vでゲート絶縁膜は破壊してしまう。つまり、これ
より低い電圧でESD保護素子210が動作する必要が
ある。しかし、縦型バイポーラトランジスタであるES
D保護素子210を形成した場合、コレクタNウエル1
7とベース16との間の耐圧は10V程度あるので、こ
れだけではゲート絶縁膜が薄い微細なCMOSトランジ
スタ100を保護することはできない。
Assuming that the gate insulating film of the CMOS transistor 100 has a thickness of 4 nm, the gate insulating film is broken at about 8 V by a constant voltage stress. That is, the ESD protection element 210 needs to operate at a lower voltage. However, the vertical bipolar transistor ES
When the D protection element 210 is formed, the collector N well 1
Since the withstand voltage between the gate 7 and the base 16 is about 10 V, this alone cannot protect the fine CMOS transistor 100 having a thin gate insulating film.

【0042】そこで、電源電圧以上のなるべく低い電圧
で動作するトリガ素子310が必要になる。トリガ素子
310は、P部26をイオン注入によって形成してい
るため、そのドーズ量を制御することで所望のトリガ電
圧又は逆方向のリークレベルを設定することができ、4
V程度のトリガ電圧を得ることはたやすい。
Therefore, a trigger element 310 that operates at a voltage as low as possible above the power supply voltage is required. Since the trigger element 310 has the P portion 26 formed by ion implantation, a desired trigger voltage or a leak level in the reverse direction can be set by controlling the dose.
It is easy to obtain a trigger voltage of about V.

【0043】図7に、パッドにESDの静電パルスが印
加されたときの電流電圧特性を示す。まず4V程度でト
リガ素子310が動作すると、そのトリガ電流及び抵抗
313がESD保護素子210のベース電位を上昇させ
て、ESD保護素子210を動作させる。ESD保護素
子210が動作すると、ESDにより入力端子6に印加
された電荷を縦型バイポーラトランジスタ211を使っ
て、グランド端子8に逃がすことができる。このため、
内部回路のCMOSトランジスタ100のゲート絶縁膜
の耐圧が8Vとすると、それより低い電圧で電荷を逃が
すことができるので、ゲート絶縁膜の破壊を防止でき
る。
FIG. 7 shows current-voltage characteristics when an ESD electrostatic pulse is applied to the pad. First, when the trigger element 310 operates at about 4 V, the trigger current and the resistor 313 increase the base potential of the ESD protection element 210, and operate the ESD protection element 210. When the ESD protection element 210 operates, the charge applied to the input terminal 6 by the ESD can be released to the ground terminal 8 by using the vertical bipolar transistor 211. For this reason,
If the withstand voltage of the gate insulating film of the CMOS transistor 100 of the internal circuit is 8 V, the charge can be released at a lower voltage, so that the breakdown of the gate insulating film can be prevented.

【0044】また、グランド端子8に対して負のESD
のパルスが入力端子6に印加された時は、図3に示すE
SD保護素子210のコレクタNウエル17とP基板5
1とが、Nの順方向になるため、速やかに電荷を
逃がすことができる。
Further, a negative ESD with respect to the ground terminal 8
Is applied to the input terminal 6, the pulse E shown in FIG.
Collector N well 17 of SD protection element 210 and P substrate 5
1 and is, N + P - to become forward can escape rapidly charge.

【0045】図8に、本実施形態のESD保護装置を用
いた場合と、従来のMOSトランジスタの横型寄生バイ
ポーラトランジスタを用いた場合との、単位長さあたり
の破壊電流値を示す。本実施形態の縦型バイポーラトラ
ンジスタからなるESD保護素子の破壊電流値は、横型
バイポーラトランジスタのものより大きい。また、内部
のゲート絶縁膜厚が2nm程度に薄くなると、横型バイ
ポーラトランジスタは破壊電流値が急激に減少するが、
縦型バイポーラトランジスタにおいてはその減少は僅か
である。
FIG. 8 shows a breakdown current value per unit length when the ESD protection device of the present embodiment is used and when a lateral parasitic bipolar transistor of a conventional MOS transistor is used. The breakdown current value of the ESD protection element including the vertical bipolar transistor of the present embodiment is larger than that of the horizontal bipolar transistor. When the thickness of the internal gate insulating film is reduced to about 2 nm, the breakdown current value of the lateral bipolar transistor decreases sharply.
The decrease is slight in the vertical bipolar transistor.

【0046】図9は、本発明に係るESD保護装置の第
二実施形態を示す回路図である。以下、この図面に基づ
き説明する。本実施形態のESD保護装置は、電源保護
回路として動作するものである。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a second embodiment of the ESD protection device according to the present invention. Hereinafter, description will be made based on this drawing. The ESD protection device according to the present embodiment operates as a power supply protection circuit.

【0047】本実施形態のESD保護装置は、半導体集
積回路チップの電源端子(電源パッド)7と内部回路1
03との間に設けられ、電源端子7に印加された過電圧
によって降伏するダイオード316を有するトリガ素子
315と、ダイオード316の降伏によって導通するこ
とにより、電源端子7の蓄積電荷を放電する縦型バイポ
ーラトランジスタ214を有するESD保護素子213
とを備えている。
The ESD protection device of the present embodiment comprises a power supply terminal (power supply pad) 7 of a semiconductor integrated circuit chip and an internal circuit 1.
And a trigger element 315 having a diode 316 that breaks down due to an overvoltage applied to the power supply terminal 7 and a vertical bipolar that conducts due to the breakdown of the diode 316 and discharges the accumulated charge at the power supply terminal 7. ESD protection element 213 having transistor 214
And

【0048】ダイオード316は、カソードが電源端子
7に接続され、アノードが縦型バイポーラトランジスタ
214のベースに接続されている。ダイオード316の
アノードとグランド端子8との間には、抵抗317が接
続されている。縦型バイポーラトランジスタ214は、
NPN型であり、コレクタが電源端子7に接続され、エ
ミッタがグランド端子8に接続されている。
The diode 316 has a cathode connected to the power supply terminal 7 and an anode connected to the base of the vertical bipolar transistor 214. A resistor 317 is connected between the anode of the diode 316 and the ground terminal 8. The vertical bipolar transistor 214
It is an NPN type. The collector is connected to the power supply terminal 7 and the emitter is connected to the ground terminal 8.

【0049】平面図及び断面図は、符号を除き図2及び
図3と同じである。したがって、本実施形態のESD保
護装置も、第一実施形態と同等の作用及び効果を奏す
る。
The plan view and the sectional view are the same as those in FIGS. 2 and 3 except for the reference numerals. Therefore, the ESD protection device of the present embodiment also has the same operation and effect as the first embodiment.

【0050】図10乃至図15は本発明に係るESD保
護装置の第三実施形態を示し、図10は平面図、図11
は図10におけるXI−XI線縦断面図、図12乃至図15
は製造方法を示す断面図である。以下、これらの図面に
基づき説明する。ただし、図2乃至図6と同じ部分は同
じ符号を付すことにより説明を省略する。
10 to 15 show a third embodiment of the ESD protection device according to the present invention. FIG. 10 is a plan view and FIG.
Is a vertical sectional view taken along line XI-XI in FIG. 10, and FIGS.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method. Hereinafter, description will be made based on these drawings. However, the same parts as those in FIG. 2 to FIG.

【0051】本実施形態のESD保護装置は、シリサイ
ド分離用のダミーゲート電極13,23(図2及び図
3)に代えて、抵抗素子形成用などにシリサイドが形成
されないよう拡散層上を覆う絶縁膜18,28(SiO
又はSiNなど)を用いた場合である。
In the ESD protection device of this embodiment, instead of the dummy gate electrodes 13 and 23 for isolating silicide (FIGS. 2 and 3), an insulating layer covering the diffusion layer so that silicide is not formed for forming a resistance element or the like. Films 18 and 28 (SiO
2 or SiN).

【0052】まず、図12に示すように、CMOSトラ
ンジスタ100のNウエル5の形成と同時に、ESD保
護素子200のコレクタ引き出し部10との接続用Nウ
エル14を形成する。
First, as shown in FIG. 12, simultaneously with the formation of the N well 5 of the CMOS transistor 100, the N well 14 for connection with the collector lead-out portion 10 of the ESD protection element 200 is formed.

【0053】続いて、図13に示すように、所定形状の
レジストの開口部50をマスクとして、ESD保護素子
200のベース16を形成するためのイオン注入を行
い、続いて、コレクタNウエル17を形成するためのイ
オン注入を行う。このとき、トリガ素子300のP
26及びNウェル27も同時に形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 13, ion implantation for forming the base 16 of the ESD protection element 200 is performed using the opening 50 of the resist having a predetermined shape as a mask, and then the collector N well 17 is formed. Ion implantation for formation is performed. In this case, P of the trigger element 300 - Part 26 and N-well 27 are simultaneously formed.

【0054】続いて、図14に示すように、CMOSト
ランジスタ100のN拡散層1の形成と同時に、コレ
クタ引き出し部10、エミッタ11、N部21等を形
成する。
Subsequently, as shown in FIG. 14, at the same time as the formation of the N + diffusion layer 1 of the CMOS transistor 100, a collector lead portion 10, an emitter 11, an N + portion 21 and the like are formed.

【0055】続いて、図15に示すように、CMOSト
ランジスタ100のP拡散層2と同時に、ベース引き
出し部12、引き出し部22等を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 15, at the same time as the P + diffusion layer 2 of the CMOS transistor 100, a base lead portion 12, a lead portion 22, and the like are formed.

【0056】続いて、図11に示すように、ESD保護
素子200において絶縁膜18、及びトリガ素子310
において絶縁膜28を形成する。これは、ESD保護素
子200のエミッタ11とベース引き出し部12とが、
後で拡散層上に形成されるシリサイドにより接続されて
しまうのを防止するためである。同様に、トリガ素子3
00のN部21と引き出し部22とが、シリサイドで
接続されるのを防止するためである。
Subsequently, as shown in FIG. 11, in the ESD protection element 200, the insulating film 18 and the trigger element 310
Then, an insulating film 28 is formed. This is because the emitter 11 and the base lead portion 12 of the ESD protection element 200 are
This is for preventing connection by a silicide formed on the diffusion layer later. Similarly, trigger element 3
This is to prevent the N + part 21 of 00 and the lead part 22 from being connected by silicide.

【0057】最後に、これらの上層で配線を形成するこ
とにより、図1に示す回路を形成する。
Finally, a circuit shown in FIG. 1 is formed by forming a wiring in these upper layers.

【0058】図16乃至図18は本発明に係るESD保
護装置の第四実施形態を示し、図16は回路図、図17
は平面図、図18は図17におけるXVIII−XVIII線縦断
面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。本
実施形態のESD保護装置は、トリガ素子もまたESD
保護素子の縦型バイポーラトランジスタとして動作させ
るものである。
FIGS. 16 to 18 show a fourth embodiment of the ESD protection device according to the present invention. FIG.
FIG. 18 is a plan view, and FIG. 18 is a vertical sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG. Hereinafter, description will be made based on these drawings. In the ESD protection device of the present embodiment, the trigger element
The protection element operates as a vertical bipolar transistor.

【0059】本実施形態のESD保護装置は、半導体集
積回路チップの電源端子(電源パッド)7と内部回路1
03との間に設けられ、電源端子7に印加された過電圧
によって降伏するダイオード402を有するトリガ素子
400と、ダイオード402の降伏によって導通するこ
とにより、電源端子7の蓄積電荷を放電する縦型バイポ
ーラトランジスタ201を有するESD保護素子200
とを備えている。
The ESD protection device according to the present embodiment includes a power supply terminal (power supply pad) 7 of a semiconductor integrated circuit chip and an internal circuit 1.
And a trigger element 400 having a diode 402 that breaks down due to an overvoltage applied to the power supply terminal 7, and a vertical bipolar that conducts due to the breakdown of the diode 402 and discharges the accumulated charge at the power supply terminal 7. ESD protection element 200 having transistor 201
And

【0060】ダイオード402は、縦型バイポーラトラ
ンジスタ401のコレクタベース間である。ダイオー
ド402のカソードすなわち縦型バイポーラトランジス
タ401のコレクタは電源端子7に接続され、ダイオー
ド402のアノードすなわち縦型バイポーラトランジス
タ401のベースが縦型バイポーラトランジスタ201
のベースに接続されている。ダイオード402のアノー
ドすなわち縦型バイポーラトランジスタ401のベース
とグランド端子8との間には、抵抗403が接続されて
いる。縦型バイポーラトランジスタ201,402は、
NPN型であり、コレクタが電源端子7に接続され、エ
ミッタがグランド端子8に接続されている。
The diode 402 is between the collector and the base of the vertical bipolar transistor 401. The cathode of the diode 402, that is, the collector of the vertical bipolar transistor 401 is connected to the power supply terminal 7, and the anode of the diode 402, that is, the base of the vertical bipolar transistor 401 is connected to the vertical bipolar transistor 201.
Connected to the base. A resistor 403 is connected between the anode of the diode 402, that is, the base of the vertical bipolar transistor 401 and the ground terminal 8. The vertical bipolar transistors 201 and 402 are
It is an NPN type. The collector is connected to the power supply terminal 7 and the emitter is connected to the ground terminal 8.

【0061】本実施形態では、トリガ素子400にもエ
ミッタ引き出し部40を設け、図16及び図18のよう
に接続する。このように接続すると、トリガ素子400
にも縦型バイポーラトランジスタ401が形成されるの
で、トリガ素子400がESD保護素子としても動作す
ることになる。トリガ素子400のN部(コレクタ)
41とP部(ベース)46とからなるダイオード40
2のトリガ電流及び抵抗403によって、縦型バイポー
ラトランジスタ201,401のベース電位が上昇し、
これらが共に動作することにより、電源端子7の静電気
による電荷を両方で逃がすことができる。なお、本実施
形態のESD保護装置は、電源パッドに適用させている
が、第一実施形態と同じように二個設けることにより入
力パッド又は出力パッドに適用させてもよい。
In the present embodiment, the emitter lead-out section 40 is also provided in the trigger element 400 and connected as shown in FIGS. When connected in this manner, the trigger element 400
Since the vertical bipolar transistor 401 is also formed, the trigger element 400 also operates as an ESD protection element. N + part (collector) of trigger element 400
A diode 40 comprising a base 41 and a P - part (base) 46;
2, the base potentials of the vertical bipolar transistors 201 and 401 increase due to the trigger current and the resistor 403.
By operating these together, the electric charge of the power supply terminal 7 due to the static electricity can be released by both. Although the ESD protection device of the present embodiment is applied to a power supply pad, it may be applied to an input pad or an output pad by providing two as in the first embodiment.

【0062】図19及び図20は本実施形態のESD保
護装置の製造方法を示す断面図である。以下、図18乃
至図20に基づき、本実施形態のESD保護装置の製造
方法を詳しく説明する。
FIGS. 19 and 20 are sectional views showing a method of manufacturing the ESD protection device according to the present embodiment. Hereinafter, a method of manufacturing the ESD protection device according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

【0063】まず、CMOSトランジスタ100のNウ
エル5の形成と同時に、ESD保護素子200のコレク
タ引き出し部10との接続用ウエル14、及びトリガ素
子400のエミッタ接続用Nウエル44を形成する。
First, simultaneously with the formation of the N well 5 of the CMOS transistor 100, the connection well 14 for connection with the collector lead-out portion 10 of the ESD protection element 200 and the emitter connection N well 44 of the trigger element 400 are formed.

【0064】続いて、図19に示すように、所定形状の
レジストの開口部50をマスクとして、ESD保護素子
200のベース16を形成するためのイオン注入を行
い、続いてコレクタNウエル17を形成するためのイオ
ン注入を行う。このとき、トリガ素子400のP部4
6及びエミッタNウェル47も同時に形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 19, ion implantation for forming the base 16 of the ESD protection element 200 is performed using the opening 50 of the resist having a predetermined shape as a mask, and then the collector N well 17 is formed. Is performed to perform ion implantation. At this time, the P - section 4 of the trigger element 400
6 and the emitter N-well 47 are also formed at the same time.

【0065】続いて、図20に示すように、CMOSト
ランジスタのN拡散層1の形成と同時に、ESD保護
素子200のコレクタ引き出し部10及びエミッタ1
1、並びにトリガ素子400のエミッタ引き出し部40
及びコレクタ41を形成する。続いて、CMOSトラン
ジスタ100のP拡散層2と同時に、ベース引き出し
部12、及びトリガ素子400のベースとなるP部4
6の引き出し部42を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 20, simultaneously with the formation of the N + diffusion layer 1 of the CMOS transistor, the collector lead portion 10 and the emitter 1 of the ESD protection element 200 are formed.
1, and the emitter lead-out part 40 of the trigger element 400
And a collector 41. Subsequently, at the same time as the P + diffusion layer 2 of the CMOS transistor 100, the P part 4 serving as the base of the base lead-out part 12 and the trigger element 400.
6 are formed.

【0066】続いて、ESD保護素子200の絶縁膜1
8及びトリガ素子400の絶縁膜48を形成する。これ
は、ESD保護素子200のエミッタ11とベース引き
出し部12が、後で拡散層上に形成されるシリサイドに
より接続されてしまうのを防止するためである。同様
に、トリガ素子400のN部41と引き出し部42と
も、シリサイドで接続されるのを防止するためである。
Subsequently, the insulating film 1 of the ESD protection element 200
8 and the insulating film 48 of the trigger element 400 are formed. This is to prevent the emitter 11 and the base lead portion 12 of the ESD protection element 200 from being connected by silicide formed on the diffusion layer later. Similarly, it is to prevent the N + portion 41 and the lead portion 42 of the trigger element 400 from being connected by silicide.

【0067】最後に、これらの上層で配線を形成するこ
とにより、図16の回路を形成する。
Finally, wiring is formed on these layers to form the circuit shown in FIG.

【0068】図21及び図22は本発明に係るESD保
護装置の第五実施形態を示し、図21は平面図、図22
は図21におけるXXII−XXII線縦断面図である。以下、
これらの図面に基づき説明する。本実施形態のESD保
護装置は、面積を縮小するために、ESD保護素子のコ
レクタを共通化したものである。
FIGS. 21 and 22 show a fifth embodiment of the ESD protection device according to the present invention. FIG. 21 is a plan view and FIG.
FIG. 22 is a vertical sectional view taken along the line XXII-XXII in FIG. 21. Less than,
Description will be made based on these drawings. In the ESD protection device of the present embodiment, the collector of the ESD protection element is shared in order to reduce the area.

【0069】本実施形態におけるESD保護素子230
は、図10及び図11に示す第三実施形態におけるES
D保護素子200の二つのコレクタNウェル17を共通
化して、一つのコレクタNウェル17’としたものであ
る。そして、コレクタNウェル17’の両端のみでコレ
クタ引き出し部10を用いることにより、面積縮小を図
っている。また、本実施形態のESD保護装置の製造方
法は、図12乃至図15に示す第三実施形態と同じであ
る。
The ESD protection element 230 according to the present embodiment
Is the ES in the third embodiment shown in FIG. 10 and FIG.
The two collector N wells 17 of the D protection element 200 are shared to form one collector N well 17 '. The area is reduced by using the collector lead-out portion 10 only at both ends of the collector N well 17 '. The method for manufacturing the ESD protection device according to the present embodiment is the same as that of the third embodiment shown in FIGS.

【0070】図23及び図24は本発明に係るESD保
護装置の第六実施形態を示し、図23は平面図、図24
は図23におけるXXIV−XXIV線縦断面図である。以下、
これらの図面に基づき説明する。本実施形態のESD保
護装置は、面積を縮小するために、ESD保護素子及び
トリガ素子を共通化したものである。
FIGS. 23 and 24 show a sixth embodiment of the ESD protection device according to the present invention. FIG.
FIG. 24 is a vertical sectional view taken along line XXIV-XXIV in FIG. 23. Less than,
Description will be made based on these drawings. The ESD protection device of the present embodiment uses a common ESD protection element and trigger element in order to reduce the area.

【0071】本実施形態におけるESD保護素子240
及びトリガ素子310は、図10及び図11に示す第三
実施形態におけるESD保護素子200及びトリガ素子
300の二つのベース16及びP部26を共通化して
一つのベース16’とするととともに、第三実施形態に
おけるESD保護素子200及びトリガ素子300の二
つのコレクタNウェル17及びNウェル27を共通化し
て一つのコレクタNウェル19としたものである。そし
て、ESD保護素子240のコレクタ引き出し部10
を、その両端のみとすることにより、面積縮小を図って
いる。また、本実施形態のESD保護装置の製造方法
は、図12乃至図15に示す第三実施形態と同じであ
る。
The ESD protection element 240 according to the present embodiment
The trigger element 310 and the two bases 16 and the P - section 26 of the ESD protection element 200 and the trigger element 300 in the third embodiment shown in FIGS. The two collector N-wells 17 and 27 of the ESD protection element 200 and the trigger element 300 in the three embodiments are shared to form one collector N-well 19. The collector lead-out section 10 of the ESD protection element 240
By reducing the area only. The method for manufacturing the ESD protection device according to the present embodiment is the same as that of the third embodiment shown in FIGS.

【0072】図25は本発明に係るESD保護装置の第
七実施形態を示す縦断面図である。以下、この図面に基
づき説明する。本実施形態のESD保護装置は、より低
い電圧でトリガ可能なトリガ素子としたものである。
FIG. 25 is a longitudinal sectional view showing a seventh embodiment of the ESD protection device according to the present invention. Hereinafter, description will be made based on this drawing. The ESD protection device according to the present embodiment is a trigger element capable of triggering at a lower voltage.

【0073】本実施形態におけるESD保護装置は、ト
リガ素子310のダミーゲート電極23がグラウンドに
固定されている点を除き、第一実施形態と同じである。
トリガ素子310のダミーゲート電極23をグラウンド
に固定すると、N部21とダミーゲート電極23との
間の電界が強くなるので、より低い電圧でトリガするよ
うになる。
The ESD protection device according to the present embodiment is the same as the first embodiment except that the dummy gate electrode 23 of the trigger element 310 is fixed to the ground.
When the dummy gate electrode 23 of the trigger element 310 is fixed to the ground, the electric field between the N + part 21 and the dummy gate electrode 23 is increased, so that the trigger is performed at a lower voltage.

【0074】図26及び図27は本発明に係るESD保
護装置の第八実施形態を示し、図26は回路図、図27
は縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明す
る。ただし、図1及び図3と同じ部分は同じ符号を付す
ことにより説明を省略する。本実施形態のESD保護装
置は、入力バッファ保護回路として動作するものであ
る。
FIGS. 26 and 27 show an eighth embodiment of the ESD protection device according to the present invention. FIG. 26 is a circuit diagram, and FIG.
Is a longitudinal sectional view. Hereinafter, description will be made based on these drawings. However, the same parts as those in FIG. 1 and FIG. The ESD protection device of the present embodiment operates as an input buffer protection circuit.

【0075】本実施形態のESD保護装置は、半導体集
積回路チップの入力端子(入力パッド)6とCMOSト
ランジスタ100との間に設けられ、入力端子6に印加
された過電圧によって降伏するダイオード511,51
2を有するトリガ素子510と、ダイオード511,5
12の降伏によって導通することにより、入力端子6の
蓄積電荷を放電する縦型バイポーラトランジスタ21
1,212を有するESD保護素子210とを備えてい
る。そして、ダイオード511,512は複数のダイオ
ードが直列に接続されたものであり、過電圧はダイオー
ド511,512にとって順方向電圧であり、降伏は導
通による実質的な降伏である。なお、ダイオード51
1,512は、図26では四個のダイオードが直列に接
続されたものとして示しているが、図27では二個のダ
イオードが直列に接続されたものとして便宜上簡略化し
て示している。
The ESD protection device according to the present embodiment is provided between an input terminal (input pad) 6 of a semiconductor integrated circuit chip and a CMOS transistor 100 and breaks down due to an overvoltage applied to the input terminal 6.
Trigger element 510 having two and diodes 511 and 5
12 conducts due to the breakdown of the vertical bipolar transistor 21, thereby discharging the accumulated charge at the input terminal 6.
1 and 212. The diodes 511 and 512 are a plurality of diodes connected in series, the overvoltage is a forward voltage for the diodes 511 and 512, and the breakdown is a substantial breakdown due to conduction. The diode 51
In FIG. 26, 1, 512 are shown as four diodes connected in series, but in FIG. 27, two diodes are connected in series and simplified for convenience.

【0076】ダイオード511は、カソードが縦型バイ
ポーラトランジスタ211のベースに接続され、アノー
ドが入力端子6に接続されている。ダイオード512
は、カソードが縦型バイポーラトランジスタ212のベ
ースに接続され、アノードが電源端子7に接続されてい
る。ダイオード511のカソードとグランド端子8との
間には、抵抗313が接続されている。ダイオード51
2のカソードと入力端子6との間には、抵抗314が接
続されている。
The diode 511 has a cathode connected to the base of the vertical bipolar transistor 211 and an anode connected to the input terminal 6. Diode 512
Has a cathode connected to the base of the vertical bipolar transistor 212 and an anode connected to the power supply terminal 7. A resistor 313 is connected between the cathode of the diode 511 and the ground terminal 8. Diode 51
A resistor 314 is connected between the input terminal 6 and the cathode 2.

【0077】縦型バイポーラトランジスタ211,21
2は、第一実施形態と同じものを用いる。ダイオード5
11,512は、通常のCMOSプロセス時に形成され
るN+拡散層1、P+拡散層2及びNウエル5などで形
成する。
Vertical bipolar transistors 211 and 21
2 is the same as in the first embodiment. Diode 5
Numerals 11 and 512 are formed by an N + diffusion layer 1, a P + diffusion layer 2, an N well 5, and the like formed during a normal CMOS process.

【0078】第一実施形態では、トリガ素子に逆方向ダ
イオードのブレークダウンを利用していた。これに対
し、本実施形態では、順方向ダイオードを電源電圧以上
になるように多段接続したトリガ素子510を用いてい
る。
In the first embodiment, breakdown of a reverse diode is used as a trigger element. On the other hand, in the present embodiment, a trigger element 510 in which forward diodes are connected in multiple stages so as to be higher than the power supply voltage is used.

【0079】特に1.5V以下の低電圧動作デバイス
は、極薄のゲート絶縁膜有するため、5V以上の印加に
よって破壊されてしまう。この電圧領域におけるゲート
絶縁膜破壊を防止できる低電圧トリガを実現するのに、
本実施形態は有効である。また、本実施形態では、電源
電圧に応じてダイオードの直列接続の段数を変えること
により、所望のトリガ電圧を確保できる。
In particular, a low-voltage operation device of 1.5 V or less has a very thin gate insulating film, and is broken by application of 5 V or more. To realize a low voltage trigger that can prevent gate insulating film breakdown in this voltage region,
This embodiment is effective. In the present embodiment, a desired trigger voltage can be secured by changing the number of series-connected diodes in accordance with the power supply voltage.

【0080】図28は、逆方向のダイオードの降伏を利
用したトリガ素子と順方向のダイオードを直列に多段接
続したトリガ素子との、特性の比較結果を示すグラフで
ある。以下、この図面に基づき説明する。
FIG. 28 is a graph showing a comparison result of characteristics between a trigger element using breakdown of a reverse diode and a trigger element in which forward diodes are connected in multiple stages in series. Hereinafter, description will be made based on this drawing.

【0081】逆方向の降伏を利用したものは、5V以下
のトリガを行おうとした場合、接合の濃度を濃くするこ
とで若干の低電圧化が可能であるが、同時に降伏前にツ
ェナリークが増大してしまうため、通常のLSI動作時
のオフリークが増大してしまう欠点がある。そのため、
これ以上の降伏電圧の降下は難しい。そこで、順方向の
ダイオードを多段に接続したトリガ素子を用いて縦型バ
イポーラトランジスタのベースに電流を供給することに
より、より低電圧でトリガするESD保護素子を実現で
きる。
In the case of utilizing the breakdown in the reverse direction, when a trigger of 5 V or less is to be performed, the voltage can be slightly lowered by increasing the concentration of the junction, but at the same time, Zener leak increases before breakdown. Therefore, there is a disadvantage that off-leakage during normal LSI operation increases. for that reason,
It is difficult to further reduce the breakdown voltage. Therefore, by supplying a current to the base of the vertical bipolar transistor using a trigger element in which forward diodes are connected in multiple stages, an ESD protection element that triggers at a lower voltage can be realized.

【0082】図29は、本実施形態のESD保護装置に
おける、パッドにESDの静電パルスが印加されたとき
の電流電圧特性を示すグラフである。以下、この図面に
基づき説明する。
FIG. 29 is a graph showing current-voltage characteristics when an ESD electrostatic pulse is applied to a pad in the ESD protection device of this embodiment. Hereinafter, description will be made based on this drawing.

【0083】ダイオード1段分のトリガ電圧をVf(約
0.6V)とすると、四段を直列に接続したダイオード
のトリガ電圧はVf×4=約2.4Vとなる。パッドに
ESDのサージが印加され2.4Vを越えると、この順
方向直列ダイオードが導通して縦型バイポーラトランジ
スタのベースに電流を注入する。このトリガ電流によっ
て、高駆動力の保護素子である縦型バイポーラトランジ
スタが動作し、ESDのチャージを放電する。
Assuming that the trigger voltage for one diode stage is Vf (about 0.6 V), the trigger voltage of a diode having four stages connected in series is Vf × 4 = about 2.4 V. When an ESD surge is applied to the pad and exceeds 2.4 V, this forward series diode conducts and injects current into the base of the vertical bipolar transistor. The trigger current activates the vertical bipolar transistor, which is a protection element with a high driving force, and discharges the ESD charge.

【0084】近年、1.2V程度の低電圧動作のCMO
Sデバイスにおいては、約2.5nm厚以下の極薄のゲ
ート絶縁膜が用いられている。このゲート絶縁膜の破壊
耐圧は、約4〜5Vである。このような場合には、順方
向ダイオードを直列に多段接続することにより、CMO
S内部回路の電源電圧よりも大きくなるようにトリガ電
圧を設定することで、LSIの実動作中に誤動作を起こ
すことなく、ゲート絶縁膜の破壊耐圧以下でESD放電
のトリガを行うことが可能となる。
Recently, a CMO operating at a low voltage of about 1.2 V
In the S device, an extremely thin gate insulating film having a thickness of about 2.5 nm or less is used. The breakdown voltage of this gate insulating film is about 4 to 5V. In such a case, by connecting the forward diodes in multiple stages in series, the CMO
By setting the trigger voltage to be higher than the power supply voltage of the S internal circuit, it is possible to trigger an ESD discharge below the breakdown voltage of the gate insulating film without causing a malfunction during the actual operation of the LSI. Become.

【0085】図30は、本発明に係るESD保護装置の
第九実施形態を示す回路図である。以下、この図面に基
づき説明する。本実施形態のESD保護装置は、電源保
護回路として動作するものである。
FIG. 30 is a circuit diagram showing a ninth embodiment of the ESD protection device according to the present invention. Hereinafter, description will be made based on this drawing. The ESD protection device according to the present embodiment operates as a power supply protection circuit.

【0086】本実施形態のESD保護装置は、半導体集
積回路チップの電源端子(電源パッド)7と内部回路1
03との間に設けられ、電源端子7に印加された過電圧
によって降伏するダイオード516を有するトリガ素子
515と、ダイオード516の降伏によって導通するこ
とにより、電源端子7の蓄積電荷を放電する縦型バイポ
ーラトランジスタ214を有するESD保護素子213
とを備えている。そして、ダイオード516は複数のダ
イオードが直列に接続されたものであり、過電圧はダイ
オード516にとって順方向電圧であり、降伏は導通に
よる実質的な降伏である。
The ESD protection device according to the present embodiment comprises a power supply terminal (power supply pad) 7 of a semiconductor integrated circuit chip and an internal circuit 1.
And a trigger element 515 having a diode 516 that breaks down due to an overvoltage applied to the power supply terminal 7 and a vertical bipolar that conducts due to the breakdown of the diode 516 and discharges the charge stored in the power supply terminal 7. ESD protection element 213 having transistor 214
And The diode 516 has a plurality of diodes connected in series, the overvoltage is a forward voltage for the diode 516, and the breakdown is a substantial breakdown due to conduction.

【0087】ダイオード516は、カソードが縦型バイ
ポーラトランジスタ214のベースに接続され、アノー
ドが電源端子7に接続されている。ダイオード516の
カソードとグランド端子8との間には、抵抗317が接
続されている。縦型バイポーラトランジスタ214は、
NPN型であり、コレクタが電源端子7に接続され、エ
ミッタがグランド端子8に接続されている。
The diode 516 has a cathode connected to the base of the vertical bipolar transistor 214 and an anode connected to the power supply terminal 7. A resistor 317 is connected between the cathode of the diode 516 and the ground terminal 8. The vertical bipolar transistor 214
It is an NPN type. The collector is connected to the power supply terminal 7 and the emitter is connected to the ground terminal 8.

【0088】断面図は図27に準ずる。したがって、本
実施形態のESD保護装置も、第八実施形態と同等の作
用及び効果を奏する。
The sectional view is based on FIG. Therefore, the ESD protection device according to the present embodiment also has the same operation and effect as the eighth embodiment.

【0089】図31は、本発明に係るESD保護装置の
第十実施形態を示す断面図である。以下、この図面に基
づき説明する。なお、本実施形態のESD保護装置の回
路図は、第八実施形態と同じである(図26)。
FIG. 31 is a sectional view showing a tenth embodiment of the ESD protection device according to the present invention. Hereinafter, description will be made based on this drawing. The circuit diagram of the ESD protection device of the present embodiment is the same as that of the eighth embodiment (FIG. 26).

【0090】本実施形態では、トリガ素子510とし
て、縦型バイポーラトランジスタを形成するときに同時
に形成されるダイオードを順方向に直列接続して利用す
る。図27に示す第八実施形態では、P+層2/Nウェ
ル5からなるダイオードを用いている。これに対し、本
実施形態では、縦型バイポーラトランジスタ形成時に作
り込まれるN+層521/P−層526からなるダイオ
ードを用いる。ESDチャージ放電時のような高電流領
域ではウエルの抵抗が支配的であり、この抵抗が放電能
力を決定する。
In this embodiment, as the trigger element 510, a diode formed at the same time as forming a vertical bipolar transistor is used by being serially connected in the forward direction. In the eighth embodiment shown in FIG. 27, a diode including the P + layer 2 / N well 5 is used. On the other hand, in the present embodiment, a diode including the N + layer 521 / P− layer 526 formed when forming the vertical bipolar transistor is used. In a high current region such as at the time of an ESD charge discharge, the resistance of the well is dominant, and this resistance determines the discharge capability.

【0091】図27に示すP+層2/Nウェル5からな
るダイオードは、分離帯の下を電流が流れるため抵抗が
大きくなる。それに比べて、本実施形態では、P+層5
22/N+層521間の分離を縦型バイポーラトランジ
スタ形成時のダミーゲート523で行い、かつ縦型バイ
ポーラトランジスタの追加注入によりP−層526の濃
度の調整が可能であるため、ダイオードの高電流領域で
の低抵抗化が可能である。
The diode composed of P + layer 2 / N well 5 shown in FIG. 27 has a large resistance because a current flows below the separation band. In contrast, in the present embodiment, the P + layer 5
22 / N + layer 521 is separated by the dummy gate 523 when the vertical bipolar transistor is formed, and the concentration of the P− layer 526 can be adjusted by additional implantation of the vertical bipolar transistor. And the resistance can be reduced.

【0092】また、図27に示すP+層2/Nウェル5
からなるダイオードでは、P+層2/Nウェル5/P基
板51からなる寄生縦方向バイポーラトランジスタが形
成されてしまうため、P基板51に流れる電流が発生す
る。そのために、保護素子である縦型バイポーラトラン
ジスタのベースに供給される電流が減少してしまう。し
かし、本実施形態では、N+層521/P−層526か
らなるダイオードは、ESD保護素子210のコレクタ
層17と同時に形成されるNウェル527が存在するた
め、縦方向に流れる電流を阻止することができるので、
ESD保護素子210のベースに高効率に電流を供給す
ることができる(図32参照)。したがって、本実施形
態によれば、縦型バイポーラトランジスタのベースにト
リガ電流を高効率で供給することができるので、トリガ
素子のサイズを縮小することができる。
The P + layer 2 / N well 5 shown in FIG.
Since a parasitic vertical bipolar transistor composed of the P + layer 2 / N well 5 / P substrate 51 is formed in the diode of, a current flowing through the P substrate 51 is generated. Therefore, the current supplied to the base of the vertical bipolar transistor, which is a protection element, decreases. However, in the present embodiment, the diode composed of the N + layer 521 / P− layer 526 has a N well 527 formed simultaneously with the collector layer 17 of the ESD protection element 210, and therefore, cannot block a current flowing in the vertical direction. So you can
A current can be efficiently supplied to the base of the ESD protection element 210 (see FIG. 32). Therefore, according to the present embodiment, the trigger current can be supplied to the base of the vertical bipolar transistor with high efficiency, so that the size of the trigger element can be reduced.

【0093】なお、本発明は、言うまでもなく、上記第
一乃至第十実施形態に限定されるものではない。例え
ば、P型とあるのをN型、かつN型とあるのをP型とし
てもよい。したがって、NPN型とあるのを、それぞれ
のN型及びP型を逆導電型にしてPNP型としてもよ
い。
The present invention is, of course, not limited to the first to tenth embodiments. For example, P-type may be referred to as N-type, and N-type may be referred to as P-type. Accordingly, the NPN type may be replaced with the PNP type by setting the N type and the P type to the opposite conductivity types.

【0094】[0094]

【発明の効果】本発明に係るESD保護装置によれば、
ダイオードの降伏電圧を縦型バイポーラトランジスタの
トリガとしたことにより、縮小化しても接合部での電流
集中及び電界集中が起きにくく、しかも低電圧でトリガ
する特性を容易に実現できる。本発明に係るESD保護
装置の製造方法によれば、通常のCMOSプロセスにマ
スクを1枚追加するだけで、本発明に係るESD保護装
置を容易に製造できる。
According to the ESD protection device of the present invention,
By using the breakdown voltage of the diode as a trigger of the vertical bipolar transistor, current concentration and electric field concentration at the junction hardly occur even when the size is reduced, and characteristics of triggering at a low voltage can be easily realized. According to the method for manufacturing an ESD protection device according to the present invention, the ESD protection device according to the present invention can be easily manufactured only by adding one mask to a normal CMOS process.

【0095】換言すると、本発明の効果は次のとおりで
ある。第1の効果は、縦型バイポーラトランジスタを使
って、縦方向に電流を逃がすことにより、従来のCMO
SFETの寄生バイポーラトランジスタを使用した横方
向に電流を流すものに比べて、電流集中が少ないため、
ESD保護素子自身が破壊しにくい。第2の効果は、同
じ面積で放電できる電流が大きいため、ESD保護素子
のために必要な面積を縮小できるので、高速動作のため
に必要である入力容量の低減が可能である。第3の効果
は、BiCMOSプロセスを用いることなく、一般的な
CMOSFETのプロセスに、ESD保護回路のための
イオン注入マスクを1枚追加するだけで、縦型バイポー
ラトランジスタ及びトリガ素子を形成できるので、CM
OSFET互換プロセスで製造できる。第4の効果は、
低電圧で動作するトリガ素子を有しているため、CMO
SFETのゲート絶縁膜の破壊を防止できる。第5の効
果は、所望の電圧でトリガする素子を形成することが可
能である。
In other words, the effects of the present invention are as follows. The first effect is that the current is released in the vertical direction by using a vertical bipolar transistor, so that the conventional CMOS transistor is used.
Since the current concentration is less than that of the SFET that uses a parasitic bipolar transistor to flow current in the lateral direction,
The ESD protection element itself is not easily broken. The second effect is that, since the current that can be discharged in the same area is large, the area required for the ESD protection element can be reduced, so that the input capacitance required for high-speed operation can be reduced. The third effect is that a vertical bipolar transistor and a trigger element can be formed only by adding one ion implantation mask for an ESD protection circuit to a general CMOSFET process without using a BiCMOS process. CM
It can be manufactured by an OSFET compatible process. The fourth effect is
Since it has a trigger element that operates at low voltage, CMO
Destruction of the gate insulating film of the SFET can be prevented. The fifth effect is that it is possible to form an element that triggers at a desired voltage.

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

【図1】本発明に係るESD保護装置の第一実施形態を
示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of an ESD protection device according to the present invention.

【図2】図1のESD保護装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the ESD protection device of FIG. 1;

【図3】図2におけるIII−III線縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view taken along line III-III in FIG. 2;

【図4】図2及び図3のESD保護装置の製造方法を示
す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view illustrating a method of manufacturing the ESD protection device of FIGS. 2 and 3;

【図5】図2及び図3のESD保護装置の製造方法を示
す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the ESD protection device in FIGS. 2 and 3;

【図6】図2及び図3のESD保護装置の製造方法を示
す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the ESD protection device in FIGS. 2 and 3;

【図7】図1のESD保護装置における、パッドにES
Dの静電パルスが印加されたときの電流電圧特性を示す
グラフである。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the ESD protection device shown in FIG.
9 is a graph showing current-voltage characteristics when an electrostatic pulse of D is applied.

【図8】図1のESD保護装置を用いた場合と、従来の
MOSトランジスタの横型寄生バイポーラトランジスタ
を用いた場合との、単位長さあたりの破壊電流値を示す
グラフである。
8 is a graph showing a breakdown current value per unit length when the ESD protection device of FIG. 1 is used and when a horizontal parasitic bipolar transistor of a conventional MOS transistor is used.

【図9】本発明に係るESD保護装置の第二実施形態を
示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a second embodiment of the ESD protection device according to the present invention.

【図10】本発明に係るESD保護装置の第三実施形態
を示す平面図である。
FIG. 10 is a plan view showing a third embodiment of the ESD protection device according to the present invention.

【図11】図10におけるXI−XI線縦断面図である。11 is a vertical sectional view taken along line XI-XI in FIG.

【図12】図10及び図11のESD保護装置の製造方
法を示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view illustrating the method of manufacturing the ESD protection device in FIGS. 10 and 11;

【図13】図10及び図11のESD保護装置の製造方
法を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the ESD protection device in FIGS. 10 and 11;

【図14】図10及び図11のESD保護装置の製造方
法を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the ESD protection device in FIGS. 10 and 11;

【図15】図10及び図11のESD保護装置の製造方
法を示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the ESD protection device in FIGS. 10 and 11;

【図16】本発明に係るESD保護装置の第四実施形態
を示す回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the ESD protection device according to the present invention.

【図17】図16のESD保護装置を示す平面図であ
る。
17 is a plan view showing the ESD protection device of FIG.

【図18】図17におけるXVIII−XVIII線縦断面図であ
る。
18 is a vertical sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG.

【図19】図16のESD保護装置の製造方法を示す断
面図である。
FIG. 19 is a sectional view illustrating the method of manufacturing the ESD protection device in FIG. 16;

【図20】図16のESD保護装置の製造方法を示す断
面図である。
FIG. 20 is a sectional view illustrating the method of manufacturing the ESD protection device in FIG. 16;

【図21】本発明に係るESD保護装置の第五実施形態
を示す平面図である。
FIG. 21 is a plan view showing a fifth embodiment of the ESD protection device according to the present invention.

【図22】図21におけるXXII−XXII線縦断面図であ
る。
22 is a vertical sectional view taken along the line XXII-XXII in FIG. 21.

【図23】本発明に係るESD保護装置の第六実施形態
を示す平面図である。
FIG. 23 is a plan view showing a sixth embodiment of the ESD protection device according to the present invention.

【図24】図23におけるXXIV−XXIV線縦断面図であ
る。
24 is a vertical sectional view taken along line XXIV-XXIV in FIG.

【図25】本発明に係るESD保護装置の第七実施形態
を示す断面図である。
FIG. 25 is a sectional view showing a seventh embodiment of the ESD protection device according to the present invention.

【図26】本発明に係るESD保護装置の第八実施形態
を示す回路図である。
FIG. 26 is a circuit diagram showing an eighth embodiment of the ESD protection device according to the present invention.

【図27】図26のESD保護装置の縦断面図である。FIG. 27 is a longitudinal sectional view of the ESD protection device of FIG. 26;

【図28】逆方向のダイオードの降伏を利用したトリガ
素子と順方向のダイオードを直列に多段接続したトリガ
素子との、特性の比較結果を示すグラフである。
FIG. 28 is a graph showing a comparison result of characteristics between a trigger element using breakdown of a reverse diode and a trigger element in which forward diodes are connected in multiple stages in series.

【図29】図26のESD保護装置における、パッドに
ESDの静電パルスが印加されたときの電流電圧特性を
示すグラフである。
FIG. 29 is a graph showing current-voltage characteristics when an ESD electrostatic pulse is applied to a pad in the ESD protection device of FIG. 26;

【図30】本発明に係るESD保護装置の第九実施形態
を示す回路図である。
FIG. 30 is a circuit diagram showing a ninth embodiment of the ESD protection device according to the present invention.

【図31】本発明に係るESD保護装置の第十実施形態
を示す断面図である。
FIG. 31 is a sectional view showing a tenth embodiment of the ESD protection device according to the present invention.

【図32】図32(a)は、第八実施形態における、既
存のCMOSプロセスで作成したP+層/Nウェルから
なるダイオードを示す断面図である。図32(b)は、
第十実施形態における、縦型バイポーラトランジスタの
一部分を利用したダイオードを示す断面図である。
FIG. 32 (a) is a cross-sectional view showing a diode formed of a P + layer / N well formed by an existing CMOS process according to the eighth embodiment. FIG. 32 (b)
It is sectional drawing which shows the diode which utilized a part of vertical bipolar transistor in 10th Embodiment.

【図33】従来技術における、パッドにESDの静電パ
ルスが印加されたときの電流電圧特性を示すグラフであ
る。
FIG. 33 is a graph showing current-voltage characteristics when an ESD electrostatic pulse is applied to a pad in a conventional technique.

【符号の説明】 6 入力端子(パッド) 7 電源端子(パッド) 8 グランド端子(パッド) 311,312,316,402,511,512,5
16 ダイオード 300,310,315,400,510,515 ト
リガ素子 201,211,212,214 縦型バイポーラトラ
ンジスタ 200,210,213,230,240 ESD保護
素子
[Description of Signs] 6 Input terminal (pad) 7 Power supply terminal (pad) 8 Ground terminal (pad) 311, 312, 316, 402, 511, 512, 5
16 Diode 300, 310, 315, 400, 510, 515 Trigger element 201, 211, 212, 214 Vertical bipolar transistor 200, 210, 213, 230, 240 ESD protection element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/04 27/092 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/04 27/092

Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体集積回路チップのパッドと当該半
導体集積回路チップの内部回路との間に設けられたES
D保護装置において、 前記パッドに印加された過電圧によって降伏するダイオ
ードを有するトリガ素子と、 前記ダイオードの降伏によって導通することにより、前
記パッドの蓄積電荷を放電する縦型バイポーラトランジ
スタを有するESD保護素子と、 を備えたことを特徴とするESD保護装置。
An ES provided between a pad of a semiconductor integrated circuit chip and an internal circuit of the semiconductor integrated circuit chip.
In the D protection device, a trigger element having a diode that breaks down due to an overvoltage applied to the pad; and an ESD protection element having a vertical bipolar transistor that discharges accumulated charge in the pad by being turned on by the breakdown of the diode. An ESD protection device, comprising:
【請求項2】 前記ダイオードは単数、又は複数のダイ
オードが直列に接続されたものであり、 前記過電圧は当該ダイオードにとって順方向電圧であ
り、 前記降伏は導通による実質的な降伏である、 請求項1記載の記載のESD保護装置。
2. The diode according to claim 1, wherein one or more diodes are connected in series, the overvoltage is a forward voltage for the diode, and the breakdown is a substantial breakdown due to conduction. 2. The ESD protection device according to claim 1.
【請求項3】 前記パッドは入力端子又は出力端子であ
り、 前記トリガ素子は第一及び第二の前記ダイオード並びに
第一及び第二の抵抗からなり、 前記ESD保護素子はNPN型の第一及び第二の前記縦
型バイポーラトランジスタからなり、 前記第一のダイオードは、カソードが前記パッドに接続
され、アノードが前記第一の縦型バイポーラトランジス
タのベースに接続され、 前記第二のダイオードは、カソードが電源端子に接続さ
れ、アノードが前記第二の縦型バイポーラトランジスタ
のベースに接続され、 前記第一のダイオードのアノードとグランド端子との間
には、前記第一の抵抗が接続され、 前記第二のダイオードのアノードと前記パッドとの間に
は、前記第二の抵抗が接続され、 前記第一の縦型バイポーラトランジスタは、コレクタが
前記パッドに接続され、エミッタが前記グランド端子に
接続され、 前記第二の縦型バイポーラトランジスタは、コレクタが
前記電源端子に接続され、エミッタが前記パッドに接続
され、 前記第一のダイオード、前記第一の抵抗及び前記第一の
縦型バイポーラトランジスタと、前記第二のダイオー
ド、前記第二の抵抗及び前記第二の縦型バイポーラトラ
ンジスタとの少なくとも一方を備えた、 請求項1記載のESD保護装置。
3. The pad is an input terminal or an output terminal, the trigger element includes first and second diodes and first and second resistors, and the ESD protection element is an NPN-type first and second diode. The second vertical bipolar transistor, wherein the first diode has a cathode connected to the pad, an anode connected to the base of the first vertical bipolar transistor, and the second diode has a cathode Is connected to a power supply terminal, an anode is connected to the base of the second vertical bipolar transistor, and the first resistor is connected between an anode of the first diode and a ground terminal; The second resistor is connected between the anode of the second diode and the pad, and the first vertical bipolar transistor is A collector connected to the power supply terminal, an emitter connected to the pad, an emitter connected to the pad, an emitter connected to the ground terminal, and an emitter connected to the ground terminal. 2. The ESD according to claim 1, further comprising at least one of the first resistor and the first vertical bipolar transistor, and at least one of the second diode, the second resistor, and the second vertical bipolar transistor. 3. Protective equipment.
【請求項4】 前記パッドは入力端子又は出力端子であ
り、 前記トリガ素子は第一及び第二の前記ダイオード並びに
第一及び第二の抵抗からなり、 前記ESD保護素子はPNP型の第一及び第二の前記縦
型バイポーラトランジスタからなり、 前記第一のダイオードは、カソードが前記第一の縦型バ
イポーラトランジスタのベースに接続され、アノードが
グランド端子に接続され、 前記第二のダイオードは、カソードが前記第二の縦型バ
イポーラトランジスタのベースに接続され、アノードが
前記パッドに接続され、 前記第一のダイオードのカソードと前記パッドとの間に
は、前記第一の抵抗が接続され、 前記第二のダイオードのカソードと前記電源端子との間
には、前記第二の抵抗が接続され、 前記第一の縦型バイポーラトランジスタは、コレクタが
前記グランド端子に接続され、エミッタが前記パッドに
接続され、 前記第二の縦型バイポーラトランジスタは、コレクタが
前記パッドに接続され、エミッタが前記電源端子に接続
され、 前記第一のダイオード、前記第一の抵抗及び前記第一の
縦型バイポーラトランジスタと、前記第二のダイオー
ド、前記第二の抵抗及び前記第二の縦型バイポーラトラ
ンジスタとの少なくとも一方を備えた、 請求項1記載のESD保護装置。
4. The pad is an input terminal or an output terminal, the trigger element comprises first and second diodes and first and second resistors, and the ESD protection element is a PNP-type first and second ESD protection element. The second vertical bipolar transistor, the first diode has a cathode connected to the base of the first vertical bipolar transistor, an anode connected to a ground terminal, and the second diode has a cathode Is connected to the base of the second vertical bipolar transistor, the anode is connected to the pad, and the first resistor is connected between the cathode of the first diode and the pad. The second resistor is connected between the cathode of the second diode and the power supply terminal, and the first vertical bipolar transistor is A collector connected to the ground terminal, an emitter connected to the pad, the second vertical bipolar transistor has a collector connected to the pad, an emitter connected to the power supply terminal, the first diode, 2. The ESD according to claim 1, further comprising at least one of the first resistor and the first vertical bipolar transistor, and at least one of the second diode, the second resistor, and the second vertical bipolar transistor. 3. Protective equipment.
【請求項5】 前記パッドは電源端子であり、 前記縦型バイポーラトランジスタはNPN型であり、 前記ダイオードは、カソードが前記パッドに接続され、
アノードが前記縦型バイポーラトランジスタのベースに
接続され、 前記ダイオードのアノードとグランド端子との間には、
抵抗が接続され、 前記縦型バイポーラトランジスタは、コレクタが前記パ
ッドに接続され、エミッタが前記グランド端子に接続さ
れた、 請求項1記載のESD保護装置。
5. The pad is a power supply terminal, the vertical bipolar transistor is an NPN type, the diode has a cathode connected to the pad,
An anode is connected to the base of the vertical bipolar transistor, and between the anode of the diode and a ground terminal,
The ESD protection device according to claim 1, wherein a resistor is connected, a collector of the vertical bipolar transistor is connected to the pad, and an emitter is connected to the ground terminal.
【請求項6】 前記パッドは電源端子であり、 前記縦型バイポーラトランジスタはPNP型であり、 前記ダイオードは、カソードが前記縦型バイポーラトラ
ンジスタのベースに接 続され、アノードがグランド端子に接続され、前記ダイ
オードのカソードと前記電源端子との間には、抵抗が接
続され、 前記縦型バイポーラトランジスタは、コレクタが前記グ
ランド端子に接続され、エミッタが前記パッドに接続さ
れた、 請求項1記載のESD保護装置。
6. The pad is a power supply terminal, the vertical bipolar transistor is a PNP type, the diode has a cathode connected to the base of the vertical bipolar transistor, an anode connected to a ground terminal, The ESD according to claim 1, wherein a resistor is connected between a cathode of the diode and the power supply terminal, and a collector of the vertical bipolar transistor is connected to the ground terminal, and an emitter is connected to the pad. Protective equipment.
【請求項7】 前記パッドは入力端子又は出力端子であ
り、 前記トリガ素子は第一及び第二の前記ダイオード並びに
第一及び第二の抵抗からなり、 前記ESD保護素子はNPN型の第一及び第二の前記縦
型バイポーラトランジスタからなり、 前記第一のダイオードは、アノードが前記パッドに接続
され、カソードが前記第一の縦型バイポーラトランジス
タのベースに接続され、 前記第二のダイオードは、アノードが電源端子に接続さ
れ、カソードが前記第二の縦型バイポーラトランジスタ
のベースに接続され、 前記第一のダイオードのカソードとグランド端子との間
には、前記第一の抵抗が接続され、 前記第二のダイオードのカソードと前記パッドとの間に
は、前記第二の抵抗が接続され、 前記第一の縦型バイポーラトランジスタは、コレクタが
前記パッドに接続され、エミッタが前記グランド端子に
接続され、 前記第二の縦型バイポーラトランジスタは、コレクタが
前記電源端子に接続され、エミッタが前記パッドに接続
され、 前記第一のダイオード、前記第一の抵抗及び前記第一の
縦型バイポーラトランジスタと、前記第二のダイオー
ド、前記第二の抵抗及び前記第二の縦型バイポーラトラ
ンジスタとの少なくとも一方を備えた、 請求項2記載のESD保護装置。
7. The pad is an input terminal or an output terminal, the trigger element comprises first and second diodes and first and second resistors, and the ESD protection element is an NPN-type first and second diode. A second bipolar transistor, wherein the first diode has an anode connected to the pad, a cathode connected to the base of the first vertical bipolar transistor, and the second diode has an anode Is connected to a power supply terminal, a cathode is connected to a base of the second vertical bipolar transistor, and a first resistor is connected between a cathode of the first diode and a ground terminal; The second resistor is connected between the cathode of the second diode and the pad, and the first vertical bipolar transistor is A collector connected to the power supply terminal, an emitter connected to the pad, an emitter connected to the pad, an emitter connected to the ground terminal, and an emitter connected to the ground terminal. The ESD according to claim 2, further comprising at least one of the first resistor and the first vertical bipolar transistor, and the second diode, the second resistor, and the second vertical bipolar transistor. Protective equipment.
【請求項8】 前記パッドは入力端子又は出力端子であ
り、 前記トリガ素子は第一及び第二の前記ダイオード並びに
第一及び第二の抵抗からなり、 前記ESD保護素子はPNP型の第一及び第二の前記縦
型バイポーラトランジスタからなり、 前記第一のダイオードは、アノードが前記第一の縦型バ
イポーラトランジスタのベースに接続され、カソードが
グランド端子に接続され、 前記第二のダイオードは、アノードが前記第二の縦型バ
イポーラトランジスタのベースに接続され、カソードが
前記パッドに接続され、 前記第一のダイオードのアノードと前記パッドとの間に
は、前記第一の抵抗が接続され、 前記第二のダイオードのアノードと前記電源端子との間
には、前記第二の抵抗が接続され、 前記第一の縦型バイポーラトランジスタは、コレクタが
前記グランド端子に接続され、エミッタが前記パッドに
接続され、 前記第二の縦型バイポーラトランジスタは、コレクタが
前記パッドに接続され、エミッタが前記電源端子に接続
され、 前記第一のダイオード、前記第一の抵抗及び前記第一の
縦型バイポーラトランジスタと、前記第二のダイオー
ド、前記第二の抵抗及び前記第二の縦型バイポーラトラ
ンジスタとの少なくとも一方を備えた、 請求項2記載のESD保護装置。
8. The pad is an input terminal or an output terminal, the trigger element comprises first and second diodes and first and second resistors, and the ESD protection element is a PNP-type first and second ESD protection element. The second vertical bipolar transistor, wherein the first diode has an anode connected to the base of the first vertical bipolar transistor, a cathode connected to the ground terminal, and the second diode has an anode Is connected to the base of the second vertical bipolar transistor, the cathode is connected to the pad, and the first resistor is connected between the anode of the first diode and the pad; The second resistor is connected between the anode of the second diode and the power supply terminal, and the first vertical bipolar transistor is A collector connected to the ground terminal, an emitter connected to the pad, the second vertical bipolar transistor has a collector connected to the pad, an emitter connected to the power supply terminal, the first diode, The ESD according to claim 2, further comprising at least one of the first resistor and the first vertical bipolar transistor, and the second diode, the second resistor, and the second vertical bipolar transistor. Protection device.
【請求項9】 前記パッドは電源端子であり、 前記縦型バイポーラトランジスタはNPN型であり、 前記ダイオードは、アノードが前記パッドに接続され、
カソードが前記縦型バイポーラトランジスタのベースに
接続され、 前記ダイオードのカソードとグランド端子との間には、
抵抗が接続され、 前記縦型バイポーラトランジスタは、コレクタが前記パ
ッドに接続され、エミッタが前記グランド端子に接続さ
れ、 前記第一のダイオード、前記第一の抵抗及び前記第一の
縦型バイポーラトランジスタと、前記第二のダイオー
ド、前記第二の抵抗及び前記第二の縦型バイポーラトラ
ンジスタとの少なくとも一方を備えた、 請求項2記載のESD保護装置。
9. The pad is a power supply terminal, the vertical bipolar transistor is an NPN type, the diode has an anode connected to the pad,
A cathode is connected to the base of the vertical bipolar transistor, and between the cathode of the diode and a ground terminal,
A resistor is connected, a collector of the vertical bipolar transistor is connected to the pad, an emitter is connected to the ground terminal, the first diode, the first resistor and the first vertical bipolar transistor, The ESD protection device according to claim 2, further comprising at least one of the second diode, the second resistor, and the second vertical bipolar transistor.
【請求項10】 前記パッドは電源端子であり、 前記縦型バイポーラトランジスタはPNP型であり、 前記ダイオードは、アノードが前記縦型バイポーラトラ
ンジスタのベースに接続され、カソードがグランド端子
に接続され、 前記ダイオードのアノードと前記電源端子との間には、
抵抗が接続され、 前記縦型バイポーラトランジスタは、コレクタが前記グ
ランド端子に接続され、エミッタが前記パッドに接続さ
れ、 前記第一のダイオード、前記第一の抵抗及び前記第一の
縦型バイポーラトランジスタと、前記第二のダイオー
ド、前記第二の抵抗及び前記第二の縦型バイポーラトラ
ンジスタとの少なくとも一方を備えた、 請求項2記載のESD保護装置。
10. The pad is a power supply terminal, the vertical bipolar transistor is a PNP type, the diode has an anode connected to the base of the vertical bipolar transistor, a cathode connected to a ground terminal, Between the anode of the diode and the power supply terminal,
A resistor is connected, the vertical bipolar transistor has a collector connected to the ground terminal, an emitter connected to the pad, the first diode, the first resistor, and the first vertical bipolar transistor, The ESD protection device according to claim 2, further comprising at least one of the second diode, the second resistor, and the second vertical bipolar transistor.
【請求項11】 半導体集積回路チップのパッドと当該
半導体集積回路チップの内部回路との間に設けられたE
SD保護装置において、 前記パッドに印加された過電圧によって降伏するダイオ
ードとしてコレクタ及びベースが動作するとともに、当
該ダイオードの降伏によって導通することにより前記パ
ッドの蓄積電荷を放電する第一の縦型バイポーラトラン
ジスタを有するトリガ素子と、 前記ダイオードの降伏によって導通することにより、前
記パッドの蓄積電荷を放電する第二の縦型バイポーラト
ランジスタを有するESD保護素子と、 を備えたことを特徴とするESD保護装置。
11. An E chip provided between a pad of a semiconductor integrated circuit chip and an internal circuit of the semiconductor integrated circuit chip.
In the SD protection device, a collector and a base operate as a diode that breaks down due to an overvoltage applied to the pad, and a first vertical bipolar transistor that discharges accumulated charge in the pad by conducting due to breakdown of the diode. An ESD protection device, comprising: a trigger element having the same; and an ESD protection element having a second vertical bipolar transistor that discharges accumulated charges in the pad by being rendered conductive by breakdown of the diode.
【請求項12】 前記パッドは入力端子又は出力端子で
あり、 前記トリガ素子は、前記第一の縦型バイポーラトランジ
スタとして動作するNPN型の縦型バイポーラトランジ
スタA及び縦型バイポーラトランジスタBと、第一及び
第二の抵抗とからなり、 前記ESD保護素子は、前記第二の縦型バイポーラトラ
ンジスタとして動作するNPN型の縦型バイポーラトラ
ンジスタC及び縦型バイポーラトランジスタDからな
り、 前記縦型バイポーラトランジスタA,Cは、コレクタが
前記パッドに接続され、ベースが互いに接続され、エミ
ッタがグランド端子に接続され、 前記縦型バイポーラトランジスタA,Cのベースと前記
グランド端子との間には、前記第一の抵抗が接続され、 前記縦型バイポーラトランジスタB,Dは、コレクタが
電源端子に接続され、ベースが互いに接続され、エミッ
タが前記パッドに接続され、 前記縦型バイポーラトランジスタB,Dのベースと前記
パッドとの間には、前記第二の抵抗が接続され、 前記第一の抵抗及び前記第一の縦型バイポーラトランジ
スタと、前記第二の抵抗及び前記第二の縦型バイポーラ
トランジスタとの少なくとも一方を備えた、請求項11
記載のESD保護装置。
12. The pad is an input terminal or an output terminal, and the trigger element is an NPN vertical bipolar transistor A and a vertical bipolar transistor B operating as the first vertical bipolar transistor; And the second resistor. The ESD protection element includes an NPN-type vertical bipolar transistor C and a vertical bipolar transistor D that operate as the second vertical bipolar transistor, and the vertical bipolar transistor A, C has a collector connected to the pad, a base connected to each other, an emitter connected to the ground terminal, and a first resistor between the base of the vertical bipolar transistors A and C and the ground terminal. The collectors of the vertical bipolar transistors B and D have a power supply. The second resistor is connected between the bases of the vertical bipolar transistors B and D and the pad, and the first resistor is connected between the pad and the pad. And at least one of the second resistance and the second vertical bipolar transistor, and the second resistance and the second vertical bipolar transistor.
The ESD protection device according to any one of the preceding claims.
【請求項13】 前記パッドは電源端子であり、 前記第一及び第二の縦型バイポーラトランジスタは、N
PN型であり、コレクタが前記パッドに接続され、ベー
スが互いに接続され、エミッタがグランド端子に接続さ
れ、 前記第一及び第二の縦型バイポーラトランジスタのベー
スと前記グランド端子との間には、抵抗が接続された、 請求項11記載のESD保護装置。
13. The power supply terminal of the pad, wherein the first and second vertical bipolar transistors are N-type.
A PN type, a collector is connected to the pad, a base is connected to each other, an emitter is connected to a ground terminal, and between the bases of the first and second vertical bipolar transistors and the ground terminal, The ESD protection device according to claim 11, wherein a resistor is connected.
【請求項14】 前記パッドは入力端子又は出力端子で
あり、 前記トリガ素子は、前記第一の縦型バイポーラトランジ
スタとして動作するPNP型の縦型バイポーラトランジ
スタA及び縦型バイポーラトランジスタBと、第一及び
第二の抵抗とからなり、 前記ESD保護素子は、前記第二の縦型バイポーラトラ
ンジスタとして動作するPNP型の縦型バイポーラトラ
ンジスタC及び縦型バイポーラトランジスタDからな
り、 前記縦型バイポーラトランジスタA,Cは、エミッタが
前記パッドに接続され、ベースが互いに接続され、コレ
クタがグランド端子に接続され、 前記縦型バイポーラトランジスタA,Cのベースと前記
パッド端子との間には、前記第一の抵抗が接続され、 前記縦型バイポーラトランジスタB,Dは、エミッタが
電源端子に接続され、ベースが互いに接続され、コレク
タが前記パッドに接続され、 前記縦型バイポーラトランジスタB,Dのベースと前記
電源端子との間には、前記第二の抵抗が接続され、 前記第一の抵抗及び前記第一の縦型バイポーラトランジ
スタと、前記第二の抵抗及び前記第二の縦型バイポーラ
トランジスタとの少なくとも一方を備えた、請求項11
記載のESD保護装置。
14. The pad is an input terminal or an output terminal; the trigger element is a PNP-type vertical bipolar transistor A and a vertical bipolar transistor B operating as the first vertical bipolar transistor; And a second resistor. The ESD protection element includes a PNP-type vertical bipolar transistor C and a vertical bipolar transistor D that operate as the second vertical bipolar transistor. C has an emitter connected to the pad, a base connected to each other, a collector connected to the ground terminal, and a first resistor connected between the base of the vertical bipolar transistors A and C and the pad terminal. The vertical bipolar transistors B and D have emitters connected to a power supply terminal. , The base is connected to each other, the collector is connected to the pad, the second resistor is connected between the base of the vertical bipolar transistors B and D and the power supply terminal, And at least one of the second resistance and the second vertical bipolar transistor, and the second resistance and the second vertical bipolar transistor.
The ESD protection device according to any one of the preceding claims.
【請求項15】 前記パッドは電源端子であり、 前記第一及び第二の縦型バイポーラトランジスタは、P
NP型であり、コレクタがグランド端子に接続され、ベ
ースが互いに接続され、エミッタが前記パッドに接続さ
れ、 前記第一及び第二の縦型バイポーラトランジスタのベー
スと前記パッドとの間には、抵抗が接続された、 請求項11記載のESD保護装置。
15. The device according to claim 15, wherein the pad is a power supply terminal, and the first and second vertical bipolar transistors are
An NP type, a collector is connected to a ground terminal, a base is connected to each other, an emitter is connected to the pad, and a resistor is provided between the base of the first and second vertical bipolar transistors and the pad. The ESD protection device according to claim 11, wherein is connected.
【請求項16】 前記第一の縦型バイポーラトランジス
タと前記第二の縦型バイポーラトランジスタとのコレク
タ層は同時に形成されたものである、 請求項11、12、13、14又は15記載のESD保
護装置。
16. The ESD protection according to claim 11, wherein the collector layers of the first vertical bipolar transistor and the second vertical bipolar transistor are formed at the same time. apparatus.
【請求項17】 前記第一の縦型バイポーラトランジス
タと前記第二の縦型バイポーラトランジスタとのコレク
タ層は共用化された同じものである、 請求項11、12、13、14又は15記載のESD保
護装置。
17. The ESD according to claim 11, wherein the first vertical bipolar transistor and the second vertical bipolar transistor have a common collector layer. Protective equipment.
【請求項18】 前記縦型バイポーラトランジスタ又は
前記ダイオードは、P型シリコン基板表面に形成された
第一のN型ウェルと、この第一のN型ウェルに接し
て前記P型シリコン基板表面に形成された第二のN
ウェルと、この第二のN型ウェル表面に形成された第
二のN層と、前記第一のN型ウェル表面に形成され
たP型ウェルと、このP型ウェル表面に互いに離れ
て形成されたP層及び第一のN層と、これらのP
層と第一のN層との間に当該P層と第一のN層と
の電気的接続を防止するために付設された絶縁物との全
部又は一部からなり、 前記第二のN型ウェルと前記P型ウェルとが分離用
絶縁物で絶縁され、前記P型シリコン基板と前記P
ウェルとが分離用絶縁物で絶縁された、 請求項1、2、3、5、7、9、11、12又は13記
載のESD保護装置。
18. The method of claim 17, wherein vertical bipolar transistor or the diode, the first N formed in the P-type silicon substrate surface - -type well and this first N - said P-type silicon substrate surface in contact with the mold wells second N formed - -type well and, the second N - -type and a second N + layer formed on the well surface, the first N - type well formed on a surface the P - -type A well, a P + layer and a first N + layer formed apart from each other on the surface of the P -type well, and the P +
Consists all or part of the annexed been insulator to prevent electrical connection between the P + layer and the first N + layer between the layer and the first N + layer, the second 4. The N - type well and the P - type well are insulated by a separating insulator, and the P-type silicon substrate and the P - type well are insulated by a separating insulator. The ESD protection device according to claim 7, 5, 7, 9, 11, 12, or 13.
【請求項19】 前記縦型バイポーラトランジスタ又は
前記ダイオードは、N型シリコン基板表面に形成された
第一のP型ウェルと、この第一のP型ウェルに接し
て前記N型シリコン基板表面に形成された第二のP
ウェルと、この第二のP型ウェル表面に形成された第
二のP層と、前記第一のP型ウェル表面に形成され
たN型ウェルと、このN型ウェル表面に互いに離れ
て形成されたN層及び第一のP層と、これらのN
層と第一のP層との間に当該P層と第一のN層と
の電気的接続を防止するために付設された絶縁物との全
部又は一部からなる、 前記第二のP型ウェルと前記N型ウェルとが分離用
絶縁物で絶縁され、前記N型シリコン基板と前記N
ウェルとが分離用絶縁物で絶縁された、 請求項1、2、4、6、8、10、11、14又は15
記載のESD保護装置。
19. The vertical bipolar transistor or the diode, the first P formed in N-type silicon substrate surface - -type well and, this first P - the N-type silicon substrate surface in contact with the mold wells second P formed - -type well and, the second P - type and a second P + layer formed on the well surface, the first P - -type well surface which is formed in the N - type A well, an N + layer and a first P + layer formed apart from each other on the surface of the N type well, and these N +
Comprising all or part of the annexed been insulator to prevent electrical connection between the P + layer and the first N + layer between the layer and the first P + layer, the second 5. The P - type well and the N - type well are insulated by a separating insulator, and the N-type silicon substrate and the N - type well are insulated by a separating insulator. , 6, 8, 10, 11, 14, or 15
The ESD protection device according to any one of the preceding claims.
【請求項20】 前記P層並びに前記第一及び第二の
層は、前記内部回路を構成するCMOSトランジス
タのP層及びN層と、同時に形成されるものである
請求項18記載のESD保護装置。
20. The P + layer and the first and second N + layers are formed simultaneously with the P + layer and the N + layer of a CMOS transistor constituting the internal circuit. The ESD protection device according to any one of the preceding claims.
【請求項21】 前記N層並びに前記第一及び第二の
層は、前記内部回路を構成するCMOSトランジス
タのN層及びP層と、同時に形成されるものである
請求項19記載のESD保護装置。
21. The N + layer and the first and second P + layers are formed simultaneously with the N + layer and the P + layer of a CMOS transistor constituting the internal circuit. The ESD protection device according to any one of the preceding claims.
【請求項22】 前記第二のN型ウェルは、前記内部
回路を構成するCMOSトランジスタのN型ウェルと
同時に形成されるものである請求項18記載のESD保
護装置。
22. The ESD protection device according to claim 18, wherein the second N - type well is formed at the same time as the N - type well of the CMOS transistor forming the internal circuit.
【請求項23】 前記第二のP型ウェルは、前記内部
回路を構成するCMOSトランジスタのP型ウェルと
同時に形成されるものである請求項19記載のESD保
護装置。
23. The ESD protection device according to claim 19, wherein the second P - type well is formed at the same time as the P - type well of the CMOS transistor forming the internal circuit.
【請求項24】 前記絶縁物は、前記内部回路を構成す
るCMOSトランジスタのゲート電極及びゲート絶縁膜
と同時に形成されたダミーゲート電極、又は単なる絶縁
膜である、 請求項18又は19記載のESD保護装置。
24. The ESD protection according to claim 18, wherein the insulator is a dummy gate electrode formed simultaneously with a gate electrode and a gate insulating film of a CMOS transistor constituting the internal circuit, or a simple insulating film. apparatus.
【請求項25】 前記ダミーゲート電極又は前記絶縁膜
は、前記シリコン基板表面に対してリング状に形成され
た、 請求項24記載のESD保護装置。
25. The ESD protection device according to claim 24, wherein the dummy gate electrode or the insulating film is formed in a ring shape with respect to the surface of the silicon substrate.
【請求項26】 前記ダイオードは、P型シリコン基板
表面に形成されたN 型ウェルと、このN型ウェル表
面に互いに離れて形成されたP層及びN層と、これ
らのP層とN層との間の前記P型シリコン基板表面
から内部に形成された絶縁物とからなる、 請求項1、2、3、5、7又は9記載のESD保護装
置。
26. The diode is a P-type silicon substrate.
N formed on the surface Mold well and this NMold well table
P formed on the plane apart from each other+Layer and N+Layers and this
Our P+Layer and N+P-type silicon substrate surface between layers
The ESD protection device according to claim 1, 2, 3, 5, 7, 7, or 9, wherein the ESD protection device comprises:
Place.
【請求項27】 前記ダイオードは、N型シリコン基板
表面に形成されたP 型ウェルと、このP型ウェル表
面に互いに離れて形成されたP層及びN層と、これ
らのP層とN層との間の前記P型シリコン基板表面
から内部に形成された絶縁物とからなる、 請求項1、2、4、6、8又は10記載のESD保護装
置。
27. The diode according to claim 27, wherein the diode is an N-type silicon substrate.
P formed on the surface Mold well and this PMold well table
P formed on the plane apart from each other+Layer and N+Layers and this
Our P+Layer and N+P-type silicon substrate surface between layers
The ESD protection device according to claim 1, 2, 4, 6, 8, or 10, wherein the device comprises an insulator formed therein.
Place.
【請求項28】 前記ダイオードは、P型シリコン基板
表面に形成されたN 型ウェルと、このN型ウェル表
面に形成されたP型ウェルと、このP型ウェル表面
に互いに離れて形成されたP層及びN層と、これら
のP層とN 層との間の前記P型シリコン基板表面に
当該P層とN層との電気的接続を防止するために付
設された絶縁物とからなり、 前記P型シリコン基板と前記P型ウェルとが分離用絶
縁物で絶縁された、 請求項1、2、3、5、7又は9記載のESD保護装
置。
28. The diode is a P-type silicon substrate.
N formed on the surface Mold well and this NMold well table
P formed on the surfaceMold well and this PMold well surface
Formed at a distance from each other+Layer and N+Layers and these
P+Layer and N +On the P-type silicon substrate surface between the layers
The P+Layer and N+To prevent electrical connection to the layer.
The P-type silicon substrate and the P-type silicon substrate.Separation from mold well
The ESD protection device according to claim 1, 2, 3, 5, 7, or 9, which is insulated by an edge.
Place.
【請求項29】 前記ダイオードは、N型シリコン基板
表面に形成されたP 型ウェルと、このP型ウェル表
面に形成されたN型ウェルと、このN型ウェル表面
に互いに離れて形成されたP層及びN層と、これら
のP層とN 層との間の前記N型シリコン基板表面に
当該P層とN層との電気的接続を防止するために付
設された絶縁物とからなり、 前記N型シリコン基板と前記N型ウェルとが分離用絶
縁物で絶縁された、 請求項1、2、4、6、8又は10記載のESD保護装
置。
29. The diode is an N-type silicon substrate.
P formed on the surface Mold well and this PMold well table
N formed on the surfaceMold well and this NMold well surface
Formed at a distance from each other+Layer and N+Layers and these
P+Layer and N +On the surface of the N-type silicon substrate between
The P+Layer and N+To prevent electrical connection to the layer.
The N-type silicon substrate and the N-type silicon substrate.Separation from mold well
The ESD protection device according to claim 1, 2, 4, 6, 8, or 10, which is insulated with an edge.
Place.
【請求項30】 前記ダイオードは、シリコン基板表面
に形成されたP型ウェルと、このP型ウェル表面に
互いに離れて形成されたN層及びP層と、これらの
層とP層との間の前記P型ウェル上に絶縁膜を
介して設けられるとともにグランド端子に接続されたダ
ミーゲート電極とからなる、 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10記
載のESD保護装置。
30. The diode, P formed on a silicon substrate surface - -type well, the P - and N + layer and the P + layer formed apart from each other in the mold well surface, and these N + layer wherein P between P + layer - consists of an on type well connected to the ground terminal along with the provided via an insulating film a dummy gate electrode, according to claim 4, 5, 6, 7 11. The ESD protection device according to claim 9, 8, 9, or 10.
【請求項31】 前記ダイオードは、シリコン基板表面
に形成されたN型ウェルと、このN型ウェル表面に
互いに離れて形成されたN層及びP層と、これらの
層とP層との間の前記N型ウェル上に絶縁膜を
介して設けられるとともにグランド端子に接続されたダ
ミーゲート電極とからなる、 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10記
載のESD保護装置。
31. An N - type well formed on the surface of a silicon substrate, an N + layer and a P + layer formed apart from each other on the surface of the N - type well, and the N + layer. 8. A dummy gate electrode provided between the P + layer and the N -type well via an insulating film and connected to a ground terminal. 11. The ESD protection device according to claim 9, 8, 9, or 10.
【請求項32】 請求項1、3、4、5、6、11、1
2、13、14又は15記載のESD保護装置を製造す
る方法であって、 P型シリコン基板に対して、前記内部回路を構成するC
MOSトランジスタのN型ウェル、及び前記縦型バイ
ポーラトランジスタのコレクタと接続することになるコ
レクタ接続用N型ウェルを同時に形成する第一工程
と、 前記P型シリコン基板に対して、前記縦型バイポーラト
ランジスタのコレクタとなるコレクタN型ウェル、及
び前記ダイオードのN型ウェルを同時に形成する第二
工程と、 前記縦型バイポーラトランジスタのコレクタN型ウェ
ル内にベースとなるP 型層、及び前記ダイオードのN
型ウェル内にアノードとなるP型層を同時に形成す
る第三工程と、 前記CMOSトランジスタのP型ウェルにN型層、
前記縦型バイポーラトランジスタのコレクタ接続用N
型ウェルにN型層、前記縦型バイポーラトランジスタ
のP型層にエミッタとなるN型層、及び前記ダイオ
ードのP型層にカソードとなるN型層を同時に形成
する第四工程と、 前記CMOSトランジスタのN型ウェルにP型層、
前記縦型バイポーラトランジスタのP型層にP
層、及び前記ダイオードのP型層にP型層を同時に
形成する第五工程と、 を備えたESD保護装置の製造方法。
32. The method of claim 1, 3, 4, 5, 6, 11, 1.
The ESD protection device according to 2, 13, 14 or 15 is manufactured.
A method for forming the internal circuit on a P-type silicon substrate
MOS transistor NMold well and the vertical
Core that is connected to the collector of the polar transistor
N for Lecter ConnectionFirst step to form mold well simultaneously
With respect to the P-type silicon substrate, the vertical bipolar transistor
Collector N to be the collector of transistorMold well, and
And N of the diodeSecond forming the mold well simultaneously
And a collector N of the vertical bipolar transistor.Mold
The base P in the Mold layer and N of the diode
P serving as anode in mold wellForming mold layers simultaneously
A third step, P of the CMOS transistorN in mold well+Mold layer,
N for collector connection of the vertical bipolar transistor
N in mold well+Mold layer, the vertical bipolar transistor
PN as an emitter in the mold layer+Mold layer, and the die
PN serving as cathode for mold layer+Form layer simultaneously
A fourth step of performingP in mold well+Mold layer,
P of the vertical bipolar transistorP for mold layer+Type
Layer and P of the diodeP for mold layer+Mold layer at the same time
A method of manufacturing an ESD protection device, comprising: forming a fifth step.
【請求項33】 請求項2、7、8、9又は10記載の
ESD保護装置を製造する方法であって、 P型シリコン基板に対して、前記内部回路を構成するC
MOSトランジスタのN型ウェル、及び前記縦型バイ
ポーラトランジスタのコレクタと接続することになるコ
レクタ接続用N型ウェルを同時に形成する第一工程
と、 前記P型シリコン基板に対して、前記縦型バイポーラト
ランジスタのコレクタとなるコレクタN型ウェル、及
び前記ダイオードのN型ウェルを同時に形成する第二
工程と、 前記縦型バイポーラトランジスタのコレクタN型ウェ
ル内にベースとなるP 型層、及び前記ダイオードのN
型ウェル内にカソードとなるP型層を同時に形成す
る第三工程と、 前記CMOSトランジスタのP型ウェルにN型層、
前記縦型バイポーラトランジスタのコレクタ接続用N
型ウェルにN型層、前記縦型バイポーラトランジスタ
のP型層にエミッタとなるN型層、及び前記ダイオ
ードのP型層にアノードとなるN型層を同時に形成
する第四工程と、 前記CMOSトランジスタのN型ウェルにP型層、
前記縦型バイポーラトランジスタのP型層にP
層、及び前記ダイオードのP型層にP型層を同時に
形成する第五工程と、 を備えたESD保護装置の製造方法。
33. The method according to claim 2, 7, 8, 9 or 10.
What is claimed is: 1. A method for manufacturing an ESD protection device, comprising:
MOS transistor NMold well and the vertical
Core that is connected to the collector of the polar transistor
N for Lecter ConnectionFirst step to form mold well simultaneously
With respect to the P-type silicon substrate, the vertical bipolar transistor
Collector N to be the collector of transistorMold well, and
And N of the diodeSecond forming the mold well simultaneously
And a collector N of the vertical bipolar transistor.Mold
The base P in the Mold layer and N of the diode
P serving as cathode in mold wellForming mold layers simultaneously
A third step, P of the CMOS transistorN in mold well+Mold layer,
N for collector connection of the vertical bipolar transistor
N in mold well+Mold layer, the vertical bipolar transistor
PN as an emitter in the mold layer+Mold layer, and the die
PN serving as an anode in the mold layer+Form layer simultaneously
A fourth step of performingP in mold well+Mold layer,
P of the vertical bipolar transistorP for mold layer+Type
Layer and P of the diodeP for mold layer+Mold layer at the same time
A method of manufacturing an ESD protection device, comprising: forming a fifth step.
【請求項34】 前記縦型バイポーラトランジスタのコ
レクタN型ウェル及び前記ダイオードのN型ウェル
が前記第二工程で形成される領域に、前記CMOSトラ
ンジスタのゲート電極と同時にダミーゲート電極を形成
する工程を更に備え、 前記ダミーゲート電極は、前記第四工程で形成された前
記縦型バイポーラトランジスタ及び前記ダイオードのN
型層と、前記第五工程で形成された前記縦型バイポー
ラトランジスタ及び前記ダイオードのP型層とが後工
程で接続されるのを防止するものである、 請求項32又は33記載のESD保護装置の製造方法。
N type well and the diode - - 34. Collector N of the vertical bipolar transistor in a region where the mold well is formed in the second step to form simultaneously the dummy gate electrode and the gate electrode of the CMOS transistor A step of forming the dummy gate electrode with the vertical bipolar transistor and the diode of the vertical bipolar transistor formed in the fourth step.
And + -type layer, wherein those in which the P + -type layer of the fifth said vertical bipolar transistor formed by the step and the diode prevented from being connected in a later step, according to claim 32 or 33 ESD according Manufacturing method of protection device.
【請求項35】 前記第四工程で形成された前記縦型バ
イポーラトランジスタ及び前記ダイオードのN型層
と、前記第五工程で形成された前記縦型バイポーラトラ
ンジスタ及び前記ダイオードのP型層とが後工程で接
続されるのを防止する絶縁膜を形成する工程を更に備え
た、 請求項32又は33記載のESD保護装置の製造方法。
35. The N + -type layer of the vertical bipolar transistor and the diode formed in the fourth step, and the P + -type layer of the vertical bipolar transistor and the diode formed in the fifth step. 34. The method for manufacturing an ESD protection device according to claim 32, further comprising a step of forming an insulating film for preventing connection in a later step.
【請求項36】 導電型の前記Pに代えてNとし、かつ
導電型の前記Nに代えてPとした、 請求項32、33、34又は35記載のESD保護装置
の製造方法。
36. The method for manufacturing an ESD protection device according to claim 32, wherein the conductive type P is replaced with N, and the conductive type N is replaced with P.
JP2001120739A 2000-05-15 2001-04-19 ESD protection device and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP3633880B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001120739A JP3633880B2 (en) 2000-05-15 2001-04-19 ESD protection device and manufacturing method thereof
KR1020020000455A KR20020082400A (en) 2001-04-19 2002-01-04 ESD protection apparatus and method for fabricating the same
KR1020050035591A KR20050059012A (en) 2001-04-19 2005-04-28 Esd protection apparatus and method for fabricating the same
KR1020060036258A KR20060039892A (en) 2001-04-19 2006-04-21 Method for fabricating semiconductor device
US11/649,211 US7629210B2 (en) 2000-05-15 2007-01-04 Method for fabricating an ESD protection apparatus for discharging electric charge in a depth direction

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000-141304 2000-05-15
JP2000141304 2000-05-15
JP2001120739A JP3633880B2 (en) 2000-05-15 2001-04-19 ESD protection device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002043533A true JP2002043533A (en) 2002-02-08
JP3633880B2 JP3633880B2 (en) 2005-03-30

Family

ID=26591865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001120739A Expired - Fee Related JP3633880B2 (en) 2000-05-15 2001-04-19 ESD protection device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3633880B2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020082400A (en) * 2001-04-19 2002-10-31 닛본 덴기 가부시끼가이샤 ESD protection apparatus and method for fabricating the same
JP2005136290A (en) * 2003-10-31 2005-05-26 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Semiconductor device
US7067884B2 (en) 2002-12-24 2006-06-27 Nec Electronics Corporation Electrostatic discharge device
JP2009513040A (en) * 2005-09-19 2009-03-26 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア ESD protection circuit
KR100937652B1 (en) 2002-12-31 2010-01-19 동부일렉트로닉스 주식회사 Electrostatic discharge protecting circuit in semicondoctor device
JP2011018685A (en) * 2009-07-07 2011-01-27 Renesas Electronics Corp Esd protective element
KR101043776B1 (en) 2009-04-30 2011-06-27 주식회사 하이닉스반도체 Circuit for protecting electrostatic discharge in semiconductor device
JP2012174839A (en) * 2011-02-21 2012-09-10 Toshiba Corp Integrated circuit
KR101617958B1 (en) 2013-12-18 2016-05-03 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 Vertical nanowire transistor for input/output structure
JP2016513886A (en) * 2013-03-15 2016-05-16 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated Radio frequency integrated circuit (RFIC) charging device model (CDM) protection
JP7422644B2 (en) 2020-11-09 2024-01-26 株式会社日立製作所 semiconductor equipment

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020082400A (en) * 2001-04-19 2002-10-31 닛본 덴기 가부시끼가이샤 ESD protection apparatus and method for fabricating the same
US7067884B2 (en) 2002-12-24 2006-06-27 Nec Electronics Corporation Electrostatic discharge device
KR100937652B1 (en) 2002-12-31 2010-01-19 동부일렉트로닉스 주식회사 Electrostatic discharge protecting circuit in semicondoctor device
JP2005136290A (en) * 2003-10-31 2005-05-26 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Semiconductor device
JP2009513040A (en) * 2005-09-19 2009-03-26 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア ESD protection circuit
JP4896137B2 (en) * 2005-09-19 2012-03-14 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア ESD protection circuit
KR101043776B1 (en) 2009-04-30 2011-06-27 주식회사 하이닉스반도체 Circuit for protecting electrostatic discharge in semiconductor device
JP2011018685A (en) * 2009-07-07 2011-01-27 Renesas Electronics Corp Esd protective element
JP2012174839A (en) * 2011-02-21 2012-09-10 Toshiba Corp Integrated circuit
JP2016513886A (en) * 2013-03-15 2016-05-16 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated Radio frequency integrated circuit (RFIC) charging device model (CDM) protection
US9929698B2 (en) 2013-03-15 2018-03-27 Qualcomm Incorporated Radio frequency integrated circuit (RFIC) charged-device model (CDM) protection
KR101617958B1 (en) 2013-12-18 2016-05-03 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 Vertical nanowire transistor for input/output structure
JP7422644B2 (en) 2020-11-09 2024-01-26 株式会社日立製作所 semiconductor equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP3633880B2 (en) 2005-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100433691B1 (en) ESD protection apparatus and method for fabricating the same
KR100501275B1 (en) ESD protection circuit for a semiconductor integrated circuit
US6538266B2 (en) Protection device with a silicon-controlled rectifier
US9263430B2 (en) Semiconductor ESD device and method of making same
JP2815561B2 (en) CMOS electrostatic discharge protection circuit using low voltage triggered silicon controlled rectifier
US6858902B1 (en) Efficient ESD protection with application for low capacitance I/O pads
JP3058203U (en) Fully protected CMOS on-chip ESD protection circuit without latch-up
US20040051146A1 (en) ESD protection circuit with high substrate-triggering efficiency
JP3573674B2 (en) I / O protection device for semiconductor integrated circuit and its protection method
JP3851893B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
KR20060116545A (en) Device for protecting a electrostatic discharge
US7629210B2 (en) Method for fabricating an ESD protection apparatus for discharging electric charge in a depth direction
JP3633880B2 (en) ESD protection device and manufacturing method thereof
US6825504B2 (en) Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same
JP4980575B2 (en) Electrostatic protection circuit and semiconductor device including the electrostatic protection circuit
JP4437682B2 (en) Low capacitance ESD protection circuit
EP0822596A2 (en) Improvements in or relating to integrated circuits
JP3909741B2 (en) Static protection device for semiconductor integrated circuit, electrostatic protection circuit using the same, and method for manufacturing the same
US8941959B2 (en) ESD protection apparatus
JP2003152163A (en) Semiconductor protecting device
KR20060039892A (en) Method for fabricating semiconductor device
JP2001036006A (en) Input/output protective device for semiconductor integrated circuit
JPH10189876A (en) Semiconductor integrated circuit device and its manufacture
JP2003309189A (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040525

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040824

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041021

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20041124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20041221

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3633880

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080107

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090107

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100107

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110107

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110107

Year of fee payment: 6

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110107

Year of fee payment: 6

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110107

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120107

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130107

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130107

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107

Year of fee payment: 9

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees