JP2002522906A - Esd保護手段を具備する集積回路 - Google Patents
Esd保護手段を具備する集積回路Info
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Abstract
(57)【要約】
集積回路は、SCRを有するESD保護手段を具備し、当該集積回路の基板(SBSTR)がpタイプであるならば、そのnウェル(WLL)は電子回路に接続されるボンディングパッド(BP)のかわりにVDD供給部に接続される。結局、アノードは、nウェル(WLL)内のp+拡散(d4)によってだけ形成される。したがって、負の電圧がボンディングパッド(BP)において許容される。接合が、順方向にバイアスされていないからである。よって、VSSに向かってESD保護が得られる。加えて,PMOST(MP)はVDDに向かってESD保護として用いられる。
Description
【0001】
本発明は、第1の導電タイプの基板上に設けられた静電放電を保護するための
保護手段を有する集積回路であって、当該保護手段は第1とは反対の第2の導電
タイプの第1高ドープ表面エリアと、第2の導電タイプの第2高ドープ表面エリ
アと、第1及び第2高ドープ表面エリアと共同で第1MOSデバイスを形成する
ために位置する前記集積回路の表面から絶縁された第1のゲートと、第2高ドー
プ表面エリアの真横に位置する第1導電タイプの第3の高ドープ表面エリアとを
有し、第1ゲートと第2及び第3の高ドープ表面エリアは第1基準端子と電気的
に結合され、前記基板は第2導電タイプのウェルを具備し、当該ウェルは第1の
高ドープ表面エリアの領域まで部分的に伸び、前記ウェルは前記集積回路のボン
ディングパッドと電気的に結合される第1導電タイプの第4の高ドープ表面エリ
アを具備する、集積回路に関する。
保護手段を有する集積回路であって、当該保護手段は第1とは反対の第2の導電
タイプの第1高ドープ表面エリアと、第2の導電タイプの第2高ドープ表面エリ
アと、第1及び第2高ドープ表面エリアと共同で第1MOSデバイスを形成する
ために位置する前記集積回路の表面から絶縁された第1のゲートと、第2高ドー
プ表面エリアの真横に位置する第1導電タイプの第3の高ドープ表面エリアとを
有し、第1ゲートと第2及び第3の高ドープ表面エリアは第1基準端子と電気的
に結合され、前記基板は第2導電タイプのウェルを具備し、当該ウェルは第1の
高ドープ表面エリアの領域まで部分的に伸び、前記ウェルは前記集積回路のボン
ディングパッドと電気的に結合される第1導電タイプの第4の高ドープ表面エリ
アを具備する、集積回路に関する。
【0002】
このような集積回路は、当業者には知られている。第4の高ドープ表面エリア
、ウェル、基板及び第2の高ドープ表面エリアは、SCR素子(シリコン制御整
流素子、Silicon-Controlled Rectifier)を形成する。このSCR素子は、実際
、外側のp層又は外側のn層上に接続部を持つ4層pnpn(又はnpnp)構
造である。前記接続部の一方は第4の高ドープ表面エリアにより形成され、前記
接続部の他方は第2の高ドープ表面エリアにより形成される。保護手段の目的は
、静電放電(electrostatic discharge ESD)により生じる集積回路内の損
傷を避けることである。一般に、ダイオード、フィールド酸化物NMOS、薄い
酸化物NMOS、及びSCRがESD保護手段として用いられる。
、ウェル、基板及び第2の高ドープ表面エリアは、SCR素子(シリコン制御整
流素子、Silicon-Controlled Rectifier)を形成する。このSCR素子は、実際
、外側のp層又は外側のn層上に接続部を持つ4層pnpn(又はnpnp)構
造である。前記接続部の一方は第4の高ドープ表面エリアにより形成され、前記
接続部の他方は第2の高ドープ表面エリアにより形成される。保護手段の目的は
、静電放電(electrostatic discharge ESD)により生じる集積回路内の損
傷を避けることである。一般に、ダイオード、フィールド酸化物NMOS、薄い
酸化物NMOS、及びSCRがESD保護手段として用いられる。
【0003】
既知のESD保護手段の問題は、例えばボンディングパッドが第1基準端子に
関してマイナスにバイアスされているならばp基板CMOS集積回路内のボンデ
ィングパッドに電気的に接続されるn+拡散がないことである。ボンディングパ
ッドにおけるn+拡散は基板に関して順方向にバイアスされているからである。
このことは、基板に電流が流れることを生じさせ、集積回路のふるまいに悪影響
をもたらすだろう。同じ理由で、第1基準端子に結合されるESD保護手段とし
てのNMOS及びn+/pのダイオードは許容されない。
関してマイナスにバイアスされているならばp基板CMOS集積回路内のボンデ
ィングパッドに電気的に接続されるn+拡散がないことである。ボンディングパ
ッドにおけるn+拡散は基板に関して順方向にバイアスされているからである。
このことは、基板に電流が流れることを生じさせ、集積回路のふるまいに悪影響
をもたらすだろう。同じ理由で、第1基準端子に結合されるESD保護手段とし
てのNMOS及びn+/pのダイオードは許容されない。
【0004】 本発明の目的は、上述の問題を解決することである。
【0005】
冒頭に述べられたタイプの集積回路であって本発明に係る集積回路は、ウェル
がさらに第1導電タイプの第5の高ドープ表面エリアと、前記集積回路の表面か
ら絶縁された第2ゲートと、第5の高ドープ表面エリアの真横に位置する第2導
電タイプの第6の高ドープ表面エリアとを有し、第2ゲートが第4の及び第5の
高ドープ表面エリアと共同で第2のMOSデバイスを形成するために位置づけら
れ、第2ゲートと第5及び第6の高ドープ表面エリアとが第2基準端子と電気的
に結合されていることを特徴とする。結果として、保護手段が2つの保護路を供
給する。例えば、第1の導電タイプがpタイプであり、第2の導電タイプがnタ
イプであるとする。このとき、これ以降第1の保護路と呼ばれる2つの保護路の
うちの一方は、ボンディングパッドとnウェル(すなわち第2導電タイプがnタ
イプであるならばウェルである)におけるp+拡散(第4の高ドープ表面エリア
)により形成されるp+nダイオードを有する。したがって、第1保護路は、ボ
ンディングパッドと第2基準端子との間でESD保護を形成する。これ以降、第
2保護路と呼ばれる2つの保護路の他方は、SCRにより形成され、この例では
、SCRの外側のp層はnウェル内の第4のp+ドープ表面エリアにより形成さ
れ、外側のn層はpタイプの基板内の第2のn+ドープ表面エリアにより形成さ
れる。この例では、第1導電タイプはpタイプであり、第2導電タイプはnタイ
プであり、本発明による保護手段はボンディングパッドと電気的に接続されるn + 拡散を持たない。このことは、既知の保護手段とは対照的である。
がさらに第1導電タイプの第5の高ドープ表面エリアと、前記集積回路の表面か
ら絶縁された第2ゲートと、第5の高ドープ表面エリアの真横に位置する第2導
電タイプの第6の高ドープ表面エリアとを有し、第2ゲートが第4の及び第5の
高ドープ表面エリアと共同で第2のMOSデバイスを形成するために位置づけら
れ、第2ゲートと第5及び第6の高ドープ表面エリアとが第2基準端子と電気的
に結合されていることを特徴とする。結果として、保護手段が2つの保護路を供
給する。例えば、第1の導電タイプがpタイプであり、第2の導電タイプがnタ
イプであるとする。このとき、これ以降第1の保護路と呼ばれる2つの保護路の
うちの一方は、ボンディングパッドとnウェル(すなわち第2導電タイプがnタ
イプであるならばウェルである)におけるp+拡散(第4の高ドープ表面エリア
)により形成されるp+nダイオードを有する。したがって、第1保護路は、ボ
ンディングパッドと第2基準端子との間でESD保護を形成する。これ以降、第
2保護路と呼ばれる2つの保護路の他方は、SCRにより形成され、この例では
、SCRの外側のp層はnウェル内の第4のp+ドープ表面エリアにより形成さ
れ、外側のn層はpタイプの基板内の第2のn+ドープ表面エリアにより形成さ
れる。この例では、第1導電タイプはpタイプであり、第2導電タイプはnタイ
プであり、本発明による保護手段はボンディングパッドと電気的に接続されるn + 拡散を持たない。このことは、既知の保護手段とは対照的である。
【0006】 本発明は、図を参照して詳細に説明される。
【0007】 これら図においては、同様の機能又は目的を持った部品又は素子には、同じ参
照符号が付けられている。
照符号が付けられている。
【0008】
図1は、静電放電を保護するための入力保護手段を持つ集積回路の一部の断面
図である。例えば、集積回路は、pタイプの基板SBSTRを有するとする。結
果として、ウェルWLLはnタイプであり、これ以降nウェルWLLと呼ばれる
。集積回路は、これ以降n+エリアと呼ばれるnタイプの高ドープ表面エリアd
1、d2及びd6を具備し、これ以降p+エリアと呼ばれるpタイプの高ドープ
表面エリアd3、d4及びd5を具備する。第1ゲートg1とn+エリアd1及
びd2とともに第1のMOSデバイスMNを形成する。第1ゲートg1,n+エ
リアd2及びp+エリアd3は、第1基準端子VSSと電気的に接続されている
。第2ゲートg2とp+エリアd4及びd5とともに第2のMOSデバイスMP
を形成する。第1ゲートg2,p+エリアd5及びn+エリアd6は、第2基準
端子VDDと電気的に接続されている。p+エリアd4、p+エリアd5及びn + エリアd6は、nウェルWLL内に位置する。n+エリアd1は、nウェルW
LL内に部分的にだけ位置する。p+エリアd4は、集積回路のボンディングパ
ッドBPと電気的に接続されている。ボンディングパッドBPは例えば、集積回
路の(図示されていない)電子回路の入力部と電気的に接続される入力パッドで
ある。たいへんしばしば、電子回路のMOSトランジスタのゲートは、前記入力
パッドと電気的に接続されている。このようなMOSトランジスタはそのゲート
上で静電放電により非常に損傷されやすい。このようなMOSトランジスタのゲ
ートは非常に高入力インピーダンスだからである。図1に示されるように、保護
手段は、静電放電のため、正及び負の電圧スパイクに対してボンディングパッド
で電圧を制限する。図1の保護手段と既知の保護手段との重要な違いは、電圧ス
パイクの極性にかかわらず、基板SBSTRを流れる電流がないことである。こ
のことは、nウェルWLLがn+エリアd6を介して第2基準端子VDDと接続
されているので、図1の保護手段を使用して、n+エリアはボンディングパッド
BPと接続されず、一方既知の保護手段では、nウェルWLLがボンディングパ
ッドBPに接続され、基板電流を生じ、集積回路上の電子回路の振る舞いに悪影
響を及ぼすということになる。
図である。例えば、集積回路は、pタイプの基板SBSTRを有するとする。結
果として、ウェルWLLはnタイプであり、これ以降nウェルWLLと呼ばれる
。集積回路は、これ以降n+エリアと呼ばれるnタイプの高ドープ表面エリアd
1、d2及びd6を具備し、これ以降p+エリアと呼ばれるpタイプの高ドープ
表面エリアd3、d4及びd5を具備する。第1ゲートg1とn+エリアd1及
びd2とともに第1のMOSデバイスMNを形成する。第1ゲートg1,n+エ
リアd2及びp+エリアd3は、第1基準端子VSSと電気的に接続されている
。第2ゲートg2とp+エリアd4及びd5とともに第2のMOSデバイスMP
を形成する。第1ゲートg2,p+エリアd5及びn+エリアd6は、第2基準
端子VDDと電気的に接続されている。p+エリアd4、p+エリアd5及びn + エリアd6は、nウェルWLL内に位置する。n+エリアd1は、nウェルW
LL内に部分的にだけ位置する。p+エリアd4は、集積回路のボンディングパ
ッドBPと電気的に接続されている。ボンディングパッドBPは例えば、集積回
路の(図示されていない)電子回路の入力部と電気的に接続される入力パッドで
ある。たいへんしばしば、電子回路のMOSトランジスタのゲートは、前記入力
パッドと電気的に接続されている。このようなMOSトランジスタはそのゲート
上で静電放電により非常に損傷されやすい。このようなMOSトランジスタのゲ
ートは非常に高入力インピーダンスだからである。図1に示されるように、保護
手段は、静電放電のため、正及び負の電圧スパイクに対してボンディングパッド
で電圧を制限する。図1の保護手段と既知の保護手段との重要な違いは、電圧ス
パイクの極性にかかわらず、基板SBSTRを流れる電流がないことである。こ
のことは、nウェルWLLがn+エリアd6を介して第2基準端子VDDと接続
されているので、図1の保護手段を使用して、n+エリアはボンディングパッド
BPと接続されず、一方既知の保護手段では、nウェルWLLがボンディングパ
ッドBPに接続され、基板電流を生じ、集積回路上の電子回路の振る舞いに悪影
響を及ぼすということになる。
【0009】 図2は、図1に示される集積回路の一部に対応する簡略化された電子回路図を
示す。p+エリアd5及びnウェルWLLによりそれぞれ形成される、第2のM
OSトランジスタMPのバックゲート及びソースは、第2基準端子VDDと接続
される。第2ゲートg2は、第2基準端子VDDにも接続されている。p+エリ
アd4である、MOSトランジスタMPのドレインは、ボンディングパッドBP
と接続されている。第1バイポーラトランジスタT1は、エミッタでボンディン
グパッドBPと接続され、コレクタで第2バイポーラトランジスタT2のベース
と接続され、ベースで第2バイポーラトランジスタT2のコレクタと接続されて
いる。第1バイポーラトランジスタT1のコレクタは、第1抵抗R1を介して第
1基準端子VDDと接続されている。第2バイポーラトランジスタT2のコレク
タは、第2抵抗R2を介して第2基準端子VSSと接続されている。第1抵抗R
1は、n+エリアd1とp+エリアd3との間の基板SBSTRの抵抗により生
じる。第2抵抗R2は、n+エリアd1とn+エリアd6との間のnウェルWL
Lの抵抗により生じる。第1及び第2バイポーラトランジスタT1−T2と、第
1及び第2抵抗R1−R2とでSCRを形成し、その動作はよく知られている。
示す。p+エリアd5及びnウェルWLLによりそれぞれ形成される、第2のM
OSトランジスタMPのバックゲート及びソースは、第2基準端子VDDと接続
される。第2ゲートg2は、第2基準端子VDDにも接続されている。p+エリ
アd4である、MOSトランジスタMPのドレインは、ボンディングパッドBP
と接続されている。第1バイポーラトランジスタT1は、エミッタでボンディン
グパッドBPと接続され、コレクタで第2バイポーラトランジスタT2のベース
と接続され、ベースで第2バイポーラトランジスタT2のコレクタと接続されて
いる。第1バイポーラトランジスタT1のコレクタは、第1抵抗R1を介して第
1基準端子VDDと接続されている。第2バイポーラトランジスタT2のコレク
タは、第2抵抗R2を介して第2基準端子VSSと接続されている。第1抵抗R
1は、n+エリアd1とp+エリアd3との間の基板SBSTRの抵抗により生
じる。第2抵抗R2は、n+エリアd1とn+エリアd6との間のnウェルWL
Lの抵抗により生じる。第1及び第2バイポーラトランジスタT1−T2と、第
1及び第2抵抗R1−R2とでSCRを形成し、その動作はよく知られている。
【0010】 本発明は上述の例に制限されるものではなく、当業者に可能な非常に多くの変
形例が本発明の範囲にあることは、明らかであろう。上述の例において導電タイ
プが逆でもよく、もちろんこの場合印加される電圧は適応されなければならない
。
形例が本発明の範囲にあることは、明らかであろう。上述の例において導電タイ
プが逆でもよく、もちろんこの場合印加される電圧は適応されなければならない
。
【図1】静電放電を保護するための入力保護手段を持つ集積回路の一部の断
面図である。
面図である。
【図2】図1に示される集積回路の前記一部に対応する簡略化された電気回
路図を示す。
路図を示す。
BP:ボンディングパッド、 WLL:nウェル、 SBSTR:基板、 T1、T2:バイポーラトランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/092 (71)出願人 Groenewoudseweg 1, 5621 BA Eindhoven, Th e Netherlands Fターム(参考) 5F038 BH02 BH06 BH07 BH13 CD02 CD03 EZ20 5F048 AA02 AC03 BB16 BE09 CC01 CC06 CC09 CC10 CC13 CC16 CC18 CC19
Claims (1)
- 【請求項1】 第1の導電タイプの基板上に設けられた静電放電を保護する
ための保護手段を有する集積回路であって、当該保護手段は第1とは反対の第2
の導電タイプの第1高ドープ表面エリアと、第2の導電タイプの第2高ドープ表
面エリアと、第1及び第2高ドープ表面エリアと共同で第1MOSデバイスを形
成するために位置する前記集積回路の表面から絶縁された第1のゲートと、第2
高ドープ表面エリアの真横に位置する第1導電タイプの第3の高ドープ表面エリ
アとを有し、第1ゲートと第2及び第3の高ドープ表面エリアは第1基準端子と
電気的に結合され、前記基板は第2導電タイプのウェルを具備し、当該ウェルは
第1の高ドープ表面エリアの領域まで部分的に伸び、前記ウェルは前記集積回路
のボンディングパッドと電気的に結合される第1導電タイプの第4の高ドープ表
面エリアを具備する、集積回路において、前記ウェルがさらに第1導電タイプの
第5の高ドープ表面エリアと、前記集積回路の表面から絶縁された第2ゲートと
、第5の高ドープ表面エリアの真横に位置する第2導電タイプの第6の高ドープ
表面エリアとを有し、第2ゲートが第4の及び第5の高ドープ表面エリアと共同
で第2のMOSデバイスを形成するために位置づけられ、第2ゲートと第5及び
第6の高ドープ表面エリアとが第2基準端子と電気的に結合されていることを特
徴とする集積回路。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP98202623 | 1998-08-04 | ||
EP98202623.9 | 1998-08-04 | ||
PCT/EP1999/005517 WO2000008688A1 (en) | 1998-08-04 | 1999-07-29 | An integrated circuit provided with esd protection means |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002522906A true JP2002522906A (ja) | 2002-07-23 |
Family
ID=8234006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000564236A Ceased JP2002522906A (ja) | 1998-08-04 | 1999-07-29 | Esd保護手段を具備する集積回路 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6215135B1 (ja) |
EP (1) | EP1046193B1 (ja) |
JP (1) | JP2002522906A (ja) |
DE (1) | DE69939684D1 (ja) |
WO (1) | WO2000008688A1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8633543B2 (en) | 2010-03-19 | 2014-01-21 | Fujitsu Semiconductor Limited | Electro-static discharge protection circuit and semiconductor device |
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DE10111462A1 (de) | 2001-03-09 | 2002-09-19 | Infineon Technologies Ag | Thyristorstruktur und Überspannungsschutzanordnung mit einer solchen Thyristorstruktur |
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US20050045952A1 (en) * | 2003-08-27 | 2005-03-03 | International Business Machines Corporation | Pfet-based esd protection strategy for improved external latch-up robustness |
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CN101521224B (zh) * | 2008-02-27 | 2010-07-14 | 瑞鼎科技股份有限公司 | 双触发型可控硅整流器 |
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