JP2003023159A - 保護トランジスタ - Google Patents
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Abstract
る。 【解決手段】 半導体層のアクティブ領域10にソース
/ドレインとなる第1導電型拡散層11およびゲート電
極13下のチャネル形成領域となる第2導電型領域12
を形成し、上記第1導電型拡散層のコンタクトホール配
列領域にのみシリサイド層11Mを形成したMOSトラ
ンジスタからなる、半導体装置の静電気破壊防止のため
の保護トランジスタにおいて、上記アクティブ領域の端
部領域10Eにおいてのゲート電極13と上記シリサイ
ド層との間隔NLEを、上記アクティブ領域の中間領域
(上記端部領域を除いた領域)においての上記間隔NL
Iよりも大きくする。
Description
破壊防止のためのMOSトランジスタによる保護トラン
ジスタに関するものである。
SIのさらなる高集積化、高速化が実現されているが、
近年、高速化、低消費電力化に優れたSOI(Sillcon
On Insulator)デバイスが注目されている。SOIは、
埋め込み酸化膜(BOX膜:Buried OXide膜)の上に5
00[Å]ほどの薄いシリコン層があり、BOX膜とフ
ィールド酸化膜により素子が完全に分離されている。
上記の完全素子分離により寄生容量が低減され、また薄
いシリコン層によりチャネル領域が完全または部分的に
空乏化し、急峻なサブスレッショルド特牲が得られるこ
とで、高速、低消費電力化を実現している。また、信頼
性の面では、寄生バイポーラが形成されないので、ラッ
チアップを起こさないというメリットがある。しかし、
SOIのMOSトランジスタは、薄いシリコン層、小さ
い接合面積を持つ構造のため、静電気サージによる熱破
壊には非常に弱い。このため、SOIデバイスでは、デ
バイスの静電気耐性をいかにして確保するかが重要であ
る。
に、一般に保護トランジスタによる保護回路が設けられ
る。保護トランジスタは、ゲートをソース電位に固定し
た常時OFFのMOSトランジスタであり、SOIデバ
イスの入出力端子に挿入され、入出力端子から静電気サ
ージが侵入したときにブレークダウンし、静電気サージ
をグランドまたは電源に逃がすことによって、SOIデ
バイスを静電気サージから保護し、デバイスの静電気破
壊を防止する。
スタのレイアウト図である。図7において、(a)は上
面図、(b)は(a)のA−B間の断面図、(c)は
(a)のC−D間の断面図であり、200はNMOSト
ランジスタが形成されるアクティブ領域、200Eはア
クティブ端領域、205はフィールド酸化膜が形成され
る非アクティブ領域である。アクティブ領域200にお
いて、201はN型不純物拡散層(ソースおよびドレイ
ン)、201MはN型不純物拡散層201に形成された
サリサイド(SALICIDE:Self-Alignd Sllicid
e)層、202はP型ボディ領域(チャネルが形成され
る領域)、203はゲート電極、204はコンタクトホ
ール、206はBOX膜、207はゲート酸化膜、20
8は層間絶縁膜である。
護トランジスタのレイアウト図であり、従来の保護トラ
ンジスタの一例である。図7において、(a)は上面
図、(b)は(a)のA−B間の断面図、(c)は
(a)のC−D間の断面図であり、100はNMOS保
護トランジスタが形成されるアクティブ領域、100E
はアクティブ領域100の端部領域(アクティブ端領
域)、105はフィールド酸化膜が形成される非アクテ
ィブ領域である。アクティブ領域100において、10
1はN型不純物拡散層(ソースおよびドレイン)、10
1MはN型不純物拡散層101のコンタクトホール配列
領域にのみ形成されたシリサイド層、102はP型ボデ
ィ領域(チャネルが形成される領域)、103はゲート
電極、104は上記コンタクトホール配列領域に設けら
れたコンタクトホール、106はBOX膜、107はゲ
ート酸化膜、108は層間絶縁膜である。
現象が問題になる。ハンプ現象とは、素子分離工程によ
ってアクティブ端領域200E(N型不純物拡散層20
1およびP型ボディ領域202の端部領域)のシリコン
層が非常に薄くなり、アクティブ端領域200Eにおい
ての閾値電圧がアクティブ領域200の中間領域(アク
ティブ端領域200Eを除いた領域)の閾値電圧よりも
低くなることで、サブスレショルド特性が不連続カーブ
になるとともに、オフリーク電流が増大する現象であ
る。
てのハンプ現象を説明する図であり、(a)はサブスレ
ショルド特性、(b)はアクティブ端領域においての閾
値電圧のゲート幅依存特性である。図8(a)におい
て、Sはハンプ成分がないときのNMOSトランジスタ
のサブスレショルド特性、SHはハンプ成分のサブスレ
ショルド特性である。
に、非アクティブ領域205のフィールド酸化膜がアク
ティブ領域200側に食い込み、アクティブ端領域20
0Eのシリコン層が薄くなり、さらにその上部の酸化膜
がPAD酸化膜のオーバーエッチングで薄くなる。この
アクティブ端領域200Eにおいては、ゲートバイアス
でP型ボディ領域202に形成されるチャネルが空乏化
しやすく、閾値電圧が低くなる。これにより、図8
(a)のハンプ成分を含まないNMOSトランジスタの
サブスレショルド特性Sが、ハンプ成分のサブスレショ
ルド特性SH側にシフトし、NMOSトランジスタのサ
ブスレッショルド特性は、ハンプ成分を含んだ不連続カ
ーブのサブスレッショルド特性となり、NMOSトラン
ジスタのオフリーク電流も増大する。アクティブ端領域
においての閾値電圧は、図8(b)のようにゲート幅が
狭いほど低くなるため、ゲート幅が狭いNMOSトラン
ジスタほど、サブスレッショルド特性においてハンプ成
分が支配的となる。
ネルストップイオン注入によってアクティブ端領域にお
いての閾値電圧を上昇させる技術が一般に採用されてい
る。チャネルストップイオン注入は、アクティブ端領域
(不純物拡散層およびボディ領域の端部領域)に、ボデ
ィ領域とは同じ導電型であって不純物拡散層(ソースお
よびドレイン)とは逆導電型のイオン(NMOSトラン
ジスタではボロン、PMOSトランジスタではリンが一
般的)を注入するものである。このチャネルストップイ
オン注入によってアクティブ端領域においてのボディ領
域の不純物濃度が高くなるので、アクティブ端領域の閾
値電圧が高くなり、ハンプ現象を抑制するとができる。
では、不純物拡散層(ソースおよびドレイン)の抵抗を
下げるために、不純物拡散層の表層にサリサイド層を形
成する技術が採用されている(図6では、N型不純物拡
散層201の表層にサリサイド層201Mを形成してい
る)。サリサイド層は、ゲート電極についての自己整合
によって不純物拡散層(ソースおよびドレイン)の表層
に形成されるシリサイド層である。不純物拡散層に導電
性の高いシリサイド層を自己整合形成することによっ
て、不純物拡散層の抵抗を下げることができる。
も、図6のNMOSトランジスタと同じように、アクテ
ィブ端領域100E(N型不純物拡散層101およびP
型ボディ領域102の端部領域)のシリコン層が薄くな
り(図7(b)参照)、チャネルストップイオン注入が
なされる。しかし、図7のNMOS保護トランジスタで
は、図6のNMOSトランジスタのようにN型不純物拡
散層にサリサイド層(ゲート電極に自己整合したシリサ
イド層)を形成するのではなく、N型不純物拡散層10
1の表層の内、コンタクトホール104が配列されるコ
ンタクトホール配列領域にのみシリサイド層101Mを
形成しており、ゲート電極103およびその下のP型ボ
ディ領域102とシリサイド層101Mの間のN型不純
物拡散層101の領域は、非シリサイド領域になってい
る。これは、静電気サージが低抵抗なシリコン層の界面
を流れて実効接合面積が小さくなることで、保護トラン
ジスタの静電気破壊耐性が低下するのを防止するためで
ある。
来の保護トランジスタでは、アクティブ端領域において
静電気サージによる熱破壊が起こりやすくなり、保護ト
ランジスタ自体の静電気破壊耐性が低下してしまうとい
う課題があった。上記のチャネルストップイオン注入に
よって保護トランジスタのボディ領域のアクティブ端領
域においての不純物濃度が高くなると、アクティブ端領
域のブレークダウン電圧が低下するため、静電気サージ
が侵入したときにアクティブ端領域が中間領域よりも先
にブレークダウンしてしまう、つまり、静電気サージに
対するアクティブ端領域の応答性が中間領域よりも早く
なってしまう。アクティブ端領域は、シリコン層が薄
く、接合面積が小さく、中間領域よりも先にブレークダ
ウンするので、ブレークダウン電流の集中によって熱破
壊されやすいのである。
になされたものであり、保護トランジスタの静電破壊耐
性を向上させること、つまり静電破壊耐性の高い保護ト
ランジスタを提供することを目的とするものである。
に本発明の請求項1記載の保護トランジスタは、半導体
層のアクティブ領域にソース/ドレインとなる第1導電
型拡散層およびゲート電極下のチャネル形成領域となる
第2導電型領域を形成し、上記第1導電型拡散層のコン
タクトホール配列領域にのみシリサイド層を形成したM
OSトランジスタからなる、半導体装置の静電気破壊防
止のための保護トランジスタにおいて、上記アクティブ
領域の端部領域においてのゲート電極と上記シリサイド
層との間隔を、上記アクティブ領域の中間領域(上記端
部領域を除いた領域)においての上記間隔よりも大きく
したことを特徴とする。
体層のアクティブ領域にソース/ドレインとなる第1導
電型拡散層およびゲート電極下のチャネル形成領域とな
る第2導電型領域を形成したMOSトランジスタからな
る、半導体装置の静電気破壊防止のための保護トランジ
スタにおいて、上記アクティブ領域の端部領域において
のゲート長を、上記アクティブ領域の中間領域(上記端
部領域を除いた領域)においてのゲート長よりも大きく
したことを特徴とする。
体層のアクティブ領域にソース/ドレインとなる第1導
電型拡散層およびチャネル形成領域となる第2導電型領
域を形成したMOSトランジスタからなる、半導体装置
の静電気破壊防止のための保護トランジスタにおいて、
上記第2導電型領域の端部を、上記第1導電型拡散層の
コンタクトホール配列領域の端部よりも非アクティブ領
域側に突出させたことを特徴とする。
項3において、上記端部においてのゲート長を、上記内
部においてのゲート長よりも大きくしたことを特徴とす
る。
アウト図である。図1において、10はMOSトランジ
スタが形成されるアクティブ領域、10Eはアクティブ
領域10の端部領域(ゲート幅側の端部領域、アクティ
ブ端領域)、15はフィールド酸化膜が形成される非ア
クティブ領域である。アクティブ領域10において、1
1は不純物拡散層(第1導電型拡散層、ソースおよびド
レイン)、11Mは不純物拡散層11のコンタクトホー
ル配列領域にのみ形成されたシリサイド層、12はボデ
ィ領域(第2導電型領域、チャネル形成領域)、13は
ゲート電極、14は上記コンタクトホール配列領域に設
けられるコンタクトホールである。
がP型のときには、図1の実施の形態1の保護トランジ
スタはNチャネルMOS(NMOS)トランジスタであ
り、不純物拡散層11はN型不純物拡散層、ボディ領域
12はP型ボディ領域である。逆に、上記の第1導電型
がP型、上記第2導電型がN型のときには、図1の実施
の形態1の保護トランジスタはPチャネルMOS(PM
OS)トランジスタであり、不純物拡散層11はP型不
純物拡散層、ボディ領域12はN型ボディ領域である。
不純物拡散層11のコンタクトホール配列領域にのみ、
非アクティブ領域15との境界に至るようにシリサイド
層11Mを形成し、アクティブ端領域10Eにおいてシ
リサイド層11Mを細らせ(つまり、コンタクトホール
配列領域の端部領域においてシリサイド層11Mを細ら
せ)、アクティブ端領域10Eにおいてのシリサイド層
11Mとゲート電極13の間隔(シリサイド層11Mと
ボディ領域12の間の非シリサイド領域の長さ)NLE
を、アクティブ領域10の中間領域(アクティブ端領域
10Eを除いた領域)においてのシリサイド層11Mと
ゲート電極13の間隔NLIよりも大きくしたことを特
徴とする。
およびPMOS保護トランジスタは、半導体装置の静電
破壊防止のための保護回路を構成する。図2は本発明の
実施の形態1のNMOS保護トランジスタおよびPMO
S保護トランジスタによって構成した保護回路を説明す
る図であり、(a)は回路図、(b)は断面構造図であ
る。この図2の保護回路は、SOI(Silicon On Insul
ator)デバイスの保護回路である。
ランジスタ1のドレイン1D(シリサイド層を設けたN
型不純物拡散層)およびPMOS保護トランジスタ2の
ドレイン2D(シリサイド層を設けたP型不純物拡散
層)は、半導体装置の信号入出力端子(入力端子または
出力端子)VIOに接続されている。また、NMOS保
護トランジスタ1のソース1S(シリサイド層を設けた
N型不純物拡散層)およびゲート電極1Gは半導体装置
のグランド端子VSSに接続されており、PMOS保護
トランジスタ2のソース2S(シリサイド層を設けたP
型不純物拡散層)およびゲート電極2Gは半導体装置の
電源端子VDD(正電位)に接続されている。なお、ゲ
ート電極1G下のP型ボディ領域1Pおよびゲート電極
2G下のN型ボディ領域2Nは、通常フローティングで
ある。
電位の静電気サージが侵入したときには、NMOS保護
トランジスタ1において、P型ボディ領域1Pとドレイ
ン1DのPN接合がブレークダウンし、P型ボディ領域
1Pおよびソース1Sを介してブレークダウン電流をグ
ランド端子VSSに流すことによって、静電気サージを
グランドに逃がし、半導体装置を静電気サージから保護
する。また、信号入出力端子VIOに負電位の静電気サ
ージが侵入したときには、PMOS保護トランジスタ2
において、N型ボディ領域2Nとドレイン2DのPN接
合がブレークダウンし、N型ボディ領域2Nおよびソー
ス2Sを介してブレークダウン電流を信号入出力端子V
IOに流すことによって、静電気サージを電源に逃が
し、半導体装置を静電気破壊から保護する。
10Eにおいてのシリサイド層11Mとゲート電極13
の間隔(非シリサイド領域の長さ)NLEを、アクティ
ブ領域10の中間領域においての間隔NLIよりも大き
くしているので、アクティブ端領域10Eにおいてのド
レイン抵抗が、アクティブ領域10の中間領域において
のドレイン抵抗よりも大きくなっている。このため、ア
クティブ端領域10Eにおいて、従来よりもブレークダ
ウンを起こしにくい構造になっている。
によってボディ領域12の端部領域においてのキャリア
濃度が高くなっても、アクティブ端領域10Eのブレー
クダウン電圧がアクティブ領域10の中間領域のブレー
クダウン電圧よりも低くなるのを回避することができ、
ブレークダウンしたときにアクティブ端領域10Eに流
れるサージ電流を低減できるので、従来よりも静電気破
壊耐性を向上させることができる。
ル配列領域の端部領域にシリサイド層を設けない構造と
しても、従来よりも静電気破壊耐性を向上させることが
できるが、この構造では、実効ゲート幅が従来よりも狭
くなる。実施の形態1では、コンタクトホール配列領域
の端部領域にもシリサイド層11Mを設けている(細ら
せせたシリサイド層11Mを非アクティブ領域15に至
るように設けている)ので、端部領域にシリサイド層を
設けない構造よりも、実効ゲート幅を大きくすることが
できる。
ティブ端領域10Eにおいてのゲート電極13とシリサ
イド層11Mとの間隔NLEを、アクティブ領域10の
中間領域(アクティブ端領域10Eを除いた領域)にお
いてのゲート電極13とシリサイド層11Mとの間隔N
LIよりも大きくしたことにより、ブレークダウンした
ときにアクティブ端領域10Eに流れるサージ電流を低
減できるので、保護トランジスタの静電気破壊耐性を従
来よりも向上させることができる。
層11Mをアクティブ端領域10Eにおいて細らせるこ
とによって(つまり、シリサイド層11Mをコンタクト
ホール配列領域の端部領域において細らせることによっ
て)、アクティブ端領域10Eにおいてのシリサイド層
11Mとゲート電極13の間隔NLEをアクティブ領域
内部表面においての間隔NLIよりも大きくしている
が、上記のNLEが上記のNLIよりも大きくなるよう
にシリサイド層11Mが形成されていれば、静電気破壊
耐性を向上させることが可能であり、例えばシリサイド
層11Mをアクティブ領域端部10Eにおいてゲート電
極13から遠ざかる側に屈曲させて形成することも可能
である。
アウト図である。図3において、20はMOSトランジ
スタが形成されるアクティブ領域、20Eはアクティブ
領域20の端部領域(ゲート幅側の端部領域、アクティ
ブ端領域)、25はフィールド酸化膜が形成される非ア
クティブ領域である。アクティブ領域20において、2
1は不純物拡散層(第1導電型拡散層、ソースおよびド
レイン)、21Mは不純物拡散層21のコンタクトホー
ル配列領域にのみ形成されたシリサイド層、22はボデ
ィ領域(第2導電型領域、チャネル形成領域)、23は
ゲート電極、24は上記コンタクトホール配列領域に設
けられるコンタクトホールである。
がP型のときには、図3の実施の形態2の保護トランジ
スタはNMOSトランジスタであり、不純物拡散層21
はN型不純物拡散層、ボディ領域22はP型ボディ領域
である。逆に、上記の第1導電型がP型、上記第2導電
型がN型のときには、図3の実施の形態2の保護トラン
ジスタはPMOSトランジスタであり、不純物拡散層2
1はP型不純物拡散層、ボディ領域22はN型ボディ領
域である。
不純物拡散層21のコンタクトホール配列領域にのみ、
非アクティブ領域25との境界に至るようにシリサイド
層21Mを形成し、アクティブ端領域20Eにおいてゲ
ート電極23およびボディ領域22を太らせ、アクティ
ブ端領域20Eにおいてのゲート長(ボディ領域22の
長さ)GLEを、アクティブ領域20の中間領域(アク
ティブ端領域20Eを除いた領域)においてのゲート長
(ボディ領域22の長さ)GLIよりも大きくしたこと
を特徴とする。
およびPMOS保護トランジスタも、上記実施の形態1
の図2のような半導体装置の静電破壊防止のための保護
回路を構成し、正電位または負電位の静電気サージが侵
入したときに、NMOS保護トランジスタまたはPMO
S保護トランジスタがブレークダウンして静電気サージ
をグランドまたは電源に逃がし、半導体装置を静電気破
壊から保護する。
20Eにおいてのゲート長(ボディ領域22の長さ)G
LEを、アクティブ領域20の中間領域においてのゲー
ト長(ボディ領域22の長さ)GLIよりも大きくして
いるので、ボディ領域22の端部領域において再結合す
るキャリアが、ボディ領域22の中間領域において再結
合するキャリアよりも増大し、ボディ領域22の端部領
域に注入されたキャリアがソースの端部領域に到達する
確率が、ボディ領域22の中間領域に注入されたキャリ
アがソースの中間領域に到達する確率よりも低くなる。
このため、アクティブ端領域20Eにおいて、従来より
もブレークダウンを起こしにくい構造になっている。
によってボディ領域22の端部領域においてのキャリア
濃度が高くなっても、アクティブ端領域20Eのブレー
クダウン電圧がアクティブ領域20の中間領域のブレー
クダウン電圧よりも低くなるのを回避することができ、
ブレークダウンしたときにアクティブ端領域20Eに流
れるサージ電流を低減できるので、従来よりも静電気破
壊耐性を向上させることができる。
の端部領域において再結合するキャリアがボディ領域2
2の中間領域において再結合するキャリアよりも増大す
るので、端部領域においてのオフリーク電流を従来より
も低減することができる。
ティブ端領域20Eにおいてのゲート長(ボディ領域2
2の長さ)GLEを、アクティブ領域20の中間領域
(アクティブ端領域20Eを除いた領域)においてのゲ
ート長(ボディ領域22の長さ)GLIよりも大きくし
たことにより、ブレークダウンしたときにアクティブ端
領域20Eに流れるサージ電流を低減できるので、保護
トランジスタの静電気破壊耐性を従来よりも向上させる
ことができる。また、アクティブ端領域20Eにおいて
のキャリアの再結合確率が高くなるので、保護トランジ
スタのオフリーク電流を従来よりも低減することができ
る。
イド層21Mを上記実施の形態1のシリサイド層11M
のように形成すれば、さらに静電気破壊耐性を向上させ
ることができる。
アウト図である。図4において、30はMOSトランジ
スタが形成されるアクティブ領域、30Eはアクティブ
領域30の端部領域(ゲート幅側の端部領域、アクティ
ブ端領域)、30Fはアクティブ領域30の端部(ゲー
ト幅側の端部、非アクティブ領域との境界、アクティブ
端)、35はフィールド酸化膜が形成される非アクティ
ブ領域である。アクティブ領域30において、31は不
純物拡散層(第1導電型拡散層、ソースおよびドレイ
ン)、31Mは不純物拡散層31のコンタクトホール配
列領域にのみ形成されたシリサイド層、32はボディ領
域(第2導電型領域、チャネル形成領域)、33はゲー
ト電極、34は上記コンタクトホール配列領域に設けら
れるコンタクトホールである。また、30FBはアクテ
ィブ端30Fの内のボディ領域32の端部(ボディ端
(チャネル端))、30FDはアクティブ端30Fの内
の不純物拡散層31のコンタクトホール配列領域の端部
である。
がP型のときには、図4の実施の形態3の保護トランジ
スタはNMOSトランジスタであり、不純物拡散層31
はN型不純物拡散層、ボディ領域32はP型ボディ領域
である。逆に、上記の第1導電型がP型、上記第2導電
型がN型のときには、図4の実施の形態3の保護トラン
ジスタはPMOSトランジスタであり、不純物拡散層3
1はP型不純物拡散層、ボディ領域32はN型ボディ領
域である。
不純物拡散層31のコンタクトホール配列領域にのみ、
その端部30FDに至るようにシリサイド層31Mを形
成し、ボディ端(チャネル端)30FB、およびゲート
電極33近傍の不純物拡散層31の端部を、不純物拡散
層31のコンタクトホール配列領域の端部30FDより
も非アクティブ領域35側に延ばして突出させたことを
特徴とする。
およびPMOS保護トランジスタも、上記実施の形態1
の図2のような半導体装置の静電破壊防止のための保護
回路を構成し、正電位または負電位の静電気サージが侵
入したときに、NMOS保護トランジスタまたはPMO
S保護トランジスタがブレークダウンして静電気サージ
をグランドまたは電源に逃がし、半導体装置を静電気破
壊から保護する。
ル端)30FBを、不純物拡散層31のコンタクトホー
ル配列領域の端部30FDよりも非アクティブ領域35
側に突出させているので、アクティブ端領域30Eにお
いてのボディ領域32の突出領域とシリサイド層31M
の間隔(ボディ領域32の突出領域およびその上のゲー
ト電極33とシリサイド層31Mの間の非シリサイド領
域の長さ)が、アクティブ領域30の中間領域(アクテ
ィブ端領域30Eを除いた領域)においてのボディ領域
32とシリサイド層31Mの間隔(ボディ領域32およ
びゲート電極33とシリサイド層31Mの間の非シリサ
イド領域の長さ)よりも大きくなっており、アクティブ
端領域30Eにおいてのドレイン抵抗が、アクティブ領
域30の中間領域においてのドレイン抵抗よりも大きく
なっている。このため、アクティブ端領域30Eにおい
て、従来よりもブレークダウンを起こしにくい構造にな
っている。
によってボディ領域32の端部領域(突出領域)におい
てのキャリア濃度が高くなっても、アクティブ端領域3
0Eのブレークダウン電圧がアクティブ領域30の中間
領域のブレークダウン電圧よりも低くなるのを回避する
ことができ、ブレークダウンしたときにアクティブ端領
域30Eに流れるサージ電流を低減できるので、従来よ
りも静電気破壊耐性を向上させることができる。
Bおよびゲート電極33近傍の不純物拡散層31の端部
を、不純物拡散層31のコンタクトホール配列領域の端
部30FDよりも非アクティブ領域35側に突出させて
いるので、従来よりも実効ゲート幅を大きくすることが
できる。
ィ端30FBを、不純物拡散層31のコンタクトホール
配列領域の端部30FDよりも非アクティブ領域35側
に突出させたことにより、ブレークダウンしたときにア
クティブ端領域30Eに流れるサージ電流を低減できる
ので、保護トランジスタの静電気破壊耐性を従来よりも
向上させることができる。また、ボディ端30FBおよ
びゲート電極33近傍の不純物拡散層31の端部を、非
アクティブ領域35側に突出させたことにより、従来よ
りも実効ゲート幅を大きくすることができる。
端30FBのみを非アクティブ領域35側に突出させた
構造とすることも可能である。
アウト図である。図5において、40はMOSトランジ
スタが形成されるアクティブ領域、40Eはアクティブ
領域40の端部領域(ゲート幅側の端部領域、アクティ
ブ端領域)、40Fはアクティブ領域40の端部(ゲー
ト幅側の端部、非アクティブ領域との境界、アクティブ
端)、45はフィールド酸化膜が形成される非アクティ
ブ領域である。アクティブ領域40において、41は不
純物拡散層(第1導電型拡散層、ソースおよびドレイ
ン)、41Mは不純物拡散層41のコンタクトホール配
列領域にのみ形成されたシリサイド層、42はボディ領
域(第2導電型領域、チャネル形成領域)、43はゲー
ト電極、44は上記コンタクトホール配列領域に設けら
れるコンタクトホールである。また、40FBはアクテ
ィブ端40Fの内のボディ領域42の端部(ボディ端
(チャネル端))、40FDはアクティブ端40Fの内
の不純物拡散層41のコンタクトホール配列領域の端部
である。
上記実施の形態2の保護トランジスタの特徴と上記実施
の形態3の保護トランジスタの特徴とを兼ね備えたもの
であり、不純物拡散層41のコンタクトホール配列領域
にのみ、その端部40FDに至るようにシリサイド層4
1Mを形成し、アクティブ端領域40Eにおいてゲート
電極43およびボディ領域42を太らせ、アクティブ端
領域40Eにおいてのゲート長(ボディ領域42の長
さ)GLEを、アクティブ領域40の中間領域(アクテ
ィブ端領域40Eを除いた領域)においてのゲート長
(ボディ領域42の長さ)GLIよりも大きくするとと
もに、ボディ端(チャネル端)40FB、およびゲート
電極43近傍の不純物拡散層31の端部を、不純物拡散
層41のコンタクトホール配列領域の端部40FDより
も非アクティブ領域45側に延ばして突出させたことを
特徴とする。
およびPMOS保護トランジスタも、上記実施の形態1
の図2のような半導体装置の静電破壊防止のための保護
回路を構成し、正電位または負電位の静電気サージが侵
入したときに、NMOS保護トランジスタまたはPMO
S保護トランジスタがブレークダウンして静電気サージ
をグランドまたは電源に逃がし、半導体装置を静電気破
壊から保護する。
40Eにおいてのゲート長(ボディ領域42の長さ)G
LEを、アクティブ領域40の中間領域においてのゲー
ト長(ボディ領域42の長さ)GLIよりも大きくして
いるので、ボディ領域42の端部領域において再結合す
るキャリアが、ボディ領域42の中間領域において再結
合するキャリアよりも増大し、ボディ領域42の端部領
域に注入されたキャリアがソースの端部領域に到達する
確率が、ボディ領域42の中間領域に注入されたキャリ
アがソースの中間領域に到達する確率よりも低くなる。
ネル端)40FBを、不純物拡散層41のコンタクトホ
ール配列領域の端部40FDよりも非アクティブ領域4
5側に突出させているので、アクティブ端領域40Eに
おいてのボディ領域42の突出領域とシリサイド層41
Mの間隔(ボディ領域42の突出領域およびその上のゲ
ート電極43とシリサイド層41Mの間の非シリサイド
領域の長さ)が、アクティブ領域40の中間領域におい
てのボディ領域32とシリサイド層31Mの間隔(ボデ
ィ領域32およびゲート電極33とシリサイド層31M
の間の非シリサイド領域の長さ)よりも大きくなってお
り、アクティブ端領域40Eにおいてのドレイン抵抗
が、アクティブ領域40の中間領域においてのドレイン
抵抗よりも大きくなっている。
端領域40Eにおいてボディ領域42に注入されたキャ
リアがソースに到達する確率が、アクティブ領域40の
中間領域においてボディ領域42に注入されたキャリア
がソースに到達する確率よりも低くなるとともに、アク
ティブ端領域40Eにおいてのドレイン抵抗が、アクテ
ィブ領域40の中間領域においてのドレイン抵抗よりも
大きくなっているため、アクティブ端領域40Eにおい
て、従来よりもブレークダウンを起こしにくい構造にな
っている。
によってボディ領域42の端部領域においてのキャリア
濃度が高くなっても、アクティブ端領域40Eのブレー
クダウン電圧がアクティブ領域40の中間領域のブレー
クダウン電圧よりも低くなるのを回避することができ、
ブレークダウンしたときにアクティブ端領域40Eに流
れるサージ電流を低減できるので、従来よりも静電気破
壊耐性を向上させることができる。
の端部領域において再結合するキャリアがボディ領域2
2の中間領域において再結合するキャリアよりも増大す
るので、端部領域においてのオフリーク電流を従来より
も低減することができる。また、実施の形態4では、ボ
ディ端40FBおよびゲート電極43近傍の不純物拡散
層41の端部を、不純物拡散層41のコンタクトホール
配列領域の端部40FDよりも非アクティブ領域45側
に突出させているので、従来よりも実効ゲート幅を大き
くすることができる。
ティブ端領域40Eにおいてのゲート長(ボディ領域2
2の長さ)GLEを、アクティブ領域40の中間領域
(アクティブ端領域40Eを除いた領域)においてのゲ
ート長(ボディ領域22の長さ)GLIよりも大きくす
るとともに、ボディ端40FBを、不純物拡散層41の
コンタクトホール配列領域の端部40FDよりも非アク
ティブ領域45側に突出させたことにより、ブレークダ
ウンしたときにアクティブ端領域40Eに流れるサージ
電流を低減できるので、保護トランジスタの静電気破壊
耐性を従来よりも向上させることができる。
イド層41Mを上記実施の形態1のシリサイド層11M
のように形成すれば、さらに静電気破壊耐性を向上させ
ることができる。
プロセスで製造される半導体装置のみならず、バルクプ
ロセスで製造される半導体装置にも適用可能である。ま
た、上記いずれの実施の形態においても、ゲート電極の
素材として、ポリシリコン、ポリサイドなどを適用可能
である。
載の保護トランジスタによれば、アクティブ領域の端部
領域においてのゲート電極とシリサイド層との間隔を、
アクティブ領域の中間領域においての上記間隔よりも大
きくしたことにより、ブレークダウンしたときに上記端
部領域に流れるサージ電流を低減できるので、従来より
も静電気破壊耐性を向上させることができるという効果
がある。
ば、アクティブ領域の端部領域においてのゲート長を、
アクティブ領域の中間領域においてのゲート長よりも大
きくしたことにより、ブレークダウンしたときに上記端
部領域に流れるサージ電流を低減できるので、従来より
も静電気破壊耐性を向上させることができるという効果
がある。
ば、第2導電型領域の端部を、第1導電型拡散層のコン
タクトホール配列領域の端部よりも非アクティブ領域側
に突出させたことにより、ブレークダウンしたときにア
クティブ領域の端部領域に流れるサージ電流を低減でき
るので、従来よりも静電気破壊耐性を向上させることが
できるという効果がある。
ば、第2導電型領域の端部を、第1導電型拡散層のコン
タクトホール配列領域の端部よりも非アクティブ領域側
に突出させるとともに、アクティブ領域の端部領域にお
いてのゲート長を、アクティブ領域の中間領域において
のゲート長よりも大きくしたことにより、ブレークダウ
ンしたときにアクティブ領域の端部領域に流れるサージ
電流を低減できるので、従来よりも静電気破壊耐性を向
上させることができるという効果がある。
イアウト図である。
である。
イアウト図である。
イアウト図である。
イアウト図である。
アウト図である。
来のNMOS保護トランジスタ)のレイアウト図であ
る。
現象を説明する図である。
20E,30E,40E アクティブ領域の端部領域
(アクティブ端領域)、 11,21,31,41 不
純物拡散層(第1導電型拡散層、ソースおよびドレイ
ン)、 11M,21M,31M,41M シリサイド
層、 12,22,32,42 ボディ領域(第2導電
型領域、チャネル形成領域)、 13,23,33,4
3 ゲート電極、 14,24,34,44 コンタク
トホール、 15,25,35,45非アクティブ領域
(フィールド酸化膜)、 30F,40F アクティブ
領域の端部(アクティブ端)、 30FB,40FB
ボディ領域の端部(ボディ端)、 30FD,40FD
不純物拡散層のコンタクトホール配列領域の端部。
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体層のアクティブ領域にソース/ド
レインとなる第1導電型拡散層およびゲート電極下のチ
ャネル形成領域となる第2導電型領域を形成し、上記第
1導電型拡散層のコンタクトホール配列領域にのみシリ
サイド層を形成したMOSトランジスタからなる、半導
体装置の静電気破壊防止のための保護トランジスタにお
いて、 上記アクティブ領域の端部領域においてのゲート電極と
上記シリサイド層との間隔を、上記アクティブ領域の中
間領域(上記端部領域を除いた領域)においての上記間
隔よりも大きくしたことを特徴とする保護トランジス
タ。 - 【請求項2】 半導体層のアクティブ領域にソース/ド
レインとなる第1導電型拡散層およびゲート電極下のチ
ャネル形成領域となる第2導電型領域を形成したMOS
トランジスタからなる、半導体装置の静電気破壊防止の
ための保護トランジスタにおいて、 上記アクティブ領域の端部領域においてのゲート長を、
上記アクティブ領域の中間領域(上記端部領域を除いた
領域)においてのゲート長よりも大きくしたことを特徴
とする保護トランジスタ。 - 【請求項3】 半導体層のアクティブ領域にソース/ド
レインとなる第1導電型拡散層およびチャネル形成領域
となる第2導電型領域を形成したMOSトランジスタか
らなる、半導体装置の静電気破壊防止のための保護トラ
ンジスタにおいて、 上記第2導電型領域の端部を、上記第1導電型拡散層の
コンタクトホール配列領域の端部よりも非アクティブ領
域側に突出させたことを特徴とする保護トランジスタ。 - 【請求項4】 さらに、上記アクティブ領域の端部領域
においてのゲート長を、上記アクティブ領域の中間領域
(上記端部領域を除いた領域)においてのゲート長より
も大きくしたことを特徴とする請求項3記載の保護トラ
ンジスタ。
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