JP2006093361A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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優克 縄手
Masayuki Inoue
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ESD protection circuit for achieving an ESD protection function for a high breakdown voltage MOS transistor in a semiconductor device wherein an NPN transistor and the MOS transistor are formed on one chip. <P>SOLUTION: In a bipolar ESD protection element 19 for ESD protection of the high breakdown voltage MOS transistor 20 in a BiMOS semiconductor device, the low breakdown voltage bipolar NPN transistor 21 and the high breakdown voltage MOS transistor 20 are formed on the same substrate, and a continuous semiconductor layer 6 of the same type is provided as the layer under the base layer 14 of the ESD protection element 19. Thus, the base width of the base layer of the ESD protection element 19 is increased so that the breakdown voltage of the ESD protection element 19 is improved. In the semiconductor device wherein the NPN transistor 21 and the high breakdown voltage MOS transistor 20 are formed on one chip, the ESD protection circuit for achieving the ESD protection function for the high breakdown voltage MOS transistor is thereby provided. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はBiMOSプロセスによって作製され、ESD保護される半導体集積回路および半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit manufactured by a BiMOS process and ESD protected, and a method of manufacturing a semiconductor device.

半導体集積回路に損傷を与える要因の一つとして、静電気(以下、ESDと記載)による破壊がある。ESDは、一般的に人体や装置などの機械類、半導体パッケージから放電される。これらのESDに対する試験モデルとして、人体モデル(以下、HBMと記述)、機械モデル(以下、MMと記述)、電荷帯電モデル(以下、CDMと記述)の3種類のESDモデルが規格化されている。HBMとMMは、約100nsecの時間のESD現象であり、半導体内部の熱的な破壊を特徴とする。その反面、CDMは半導体内部の熱的な要因による破壊ではなく、波形の立ち上がりが非常に急峻であり、HBMやMM等と比較して非常に短時間(約1nsec)のESD現象であるため、絶縁膜破壊などの破壊モードが多く見られる(例えば、非特許文献1参照)。   One factor that damages a semiconductor integrated circuit is breakdown due to static electricity (hereinafter referred to as ESD). ESD is generally discharged from machinery such as a human body or a device, or a semiconductor package. As test models for these ESDs, three types of ESD models are standardized: a human body model (hereinafter referred to as HBM), a machine model (hereinafter referred to as MM), and a charge charging model (hereinafter referred to as CDM). . HBM and MM are ESD phenomena of a time of about 100 nsec and are characterized by thermal breakdown inside the semiconductor. On the other hand, CDM is not destroyed by thermal factors inside the semiconductor, but the rise of the waveform is very steep, and it is an ESD phenomenon in a very short time (about 1 nsec) compared to HBM, MM, etc. Many breakdown modes such as insulating film breakdown are observed (see, for example, Non-Patent Document 1).

これらのESD破壊を防ぐために、通常、集積回路の入力端子や出力端子には保護回路が装備されている。その例として図13を参照しながら、以下説明する。
図13はESD保護回路を説明する回路図であり、半導体集積回路の出力端子(ボンディングパッド18)に接続される高耐圧MOSトランジスタ20をESD保護素子19で保護する例である。
In order to prevent such ESD destruction, a protection circuit is usually provided at an input terminal or an output terminal of the integrated circuit. An example thereof will be described below with reference to FIG.
FIG. 13 is a circuit diagram for explaining the ESD protection circuit, which is an example in which the high voltage MOS transistor 20 connected to the output terminal (bonding pad 18) of the semiconductor integrated circuit is protected by the ESD protection element 19.

高耐圧MOSトランジスタ20のドレイン電極26はボンディングパッド18に接続され、ソース電極29は接地に接続されている。ESD保護素子19は高耐圧MOSトランジスタ20と並列に接続され、コレクタ電極22を高耐圧MOSトランジスタ20のドレイン電極26に接続し、ベース電極23は数10KΩ程度の抵抗25を介してエミッタ電極24に接続し、エミッタ電極24を接地する。   The drain electrode 26 of the high voltage MOS transistor 20 is connected to the bonding pad 18 and the source electrode 29 is connected to the ground. The ESD protection element 19 is connected in parallel with the high voltage MOS transistor 20, the collector electrode 22 is connected to the drain electrode 26 of the high voltage MOS transistor 20, and the base electrode 23 is connected to the emitter electrode 24 through a resistor 25 of about several tens KΩ. The emitter electrode 24 is grounded.

このようにして構成されたESD保護回路におけるESD保護素子19の動作について、図13と図14を参照しながら説明する。
図14はESD保護回路による被保護素子の電流−電圧特性を示す図で、一般的に良く知られているNPNトランジスタのスナップバック特性であり、被保護素子の破壊電圧および電源電圧との電位関係について示している。
The operation of the ESD protection element 19 in the ESD protection circuit configured as described above will be described with reference to FIGS.
FIG. 14 is a diagram showing the current-voltage characteristic of the protected element by the ESD protection circuit, which is a generally well-known snapback characteristic of the NPN transistor, and the potential relationship between the breakdown voltage of the protected element and the power supply voltage. Shows about.

通常、ESD保護素子の設計は、トリガ点(Vt1、It1)、保持点(Vh,Ih)、破壊点(Vt2,It2)の3種類のパラメータを用いる。図14に示すように、Vt1は被保護素子の破壊領域より低い電圧で設計し、保持電圧Vhは内部回路の電源電圧より高く設計することで、内部回路のESD保護を提供することが出来る。よって、図14のようなデザインウインドウに従い設計することで、最適なESD保護を提供することが出来る。   Usually, the design of an ESD protection element uses three types of parameters: a trigger point (Vt1, It1), a holding point (Vh, Ih), and a breakdown point (Vt2, It2). As shown in FIG. 14, ESD protection of the internal circuit can be provided by designing Vt1 at a voltage lower than the breakdown region of the protected element and designing the holding voltage Vh higher than the power supply voltage of the internal circuit. Therefore, optimal ESD protection can be provided by designing according to the design window as shown in FIG.

図13のボンディングパッド18に正のサージが印加されると、ESD保護素子19のコレクタ電極22の電位が上昇し、コレクタベース間で形成されるダイオードの逆方向ブレークダウン(以下、単に一次ブレークダウンと記述する)が生ずる(図14:BVcbo)。一次ブレークダウンによってコレクタ電極22からベース電極23に向けて電流が流れ始め、ベース電極23から抵抗25を介して接地へと流れる。このとき、抵抗25の電位降下によってベース電極23の電位が上昇し、やがてESD保護素子19が動作し始める(図14:トリガ点。以下、単にトリガ電位をVt1、トリガ電流をIt1と記述)。ここで、Vt1はトランジスタ動作開始電圧のことであり、BVcboおよびベースに接続する抵抗25の抵抗値と相関関係がある。つまり、如何にしてベース電位を上げるかが問題であり、Vt1を低くしたい場合、BVcboを低くすることで、ブレークダウン電流を抵抗25へ流すか、抵抗25の抵抗値を大きくする等の対策がされる。ESD保護素子が動作し始めると、コレクタ22とエミッタ24間の抵抗は低抵抗となるため、コレクタ22とエミッタ24間の電位は下がる(図14:保持点。以下、保持電圧をVh、保持電流をIhと記述)。その後、ボンディングパッド18の電位はESD保護素子19に流れる電流に従って上昇する(図14:スナップバック領域)。やがて、流れる電流が多くなると、トランジスタ内部の発熱によってデバイスは熱暴走し(以下、単に二次ブレークダウンと記述)、二次ブレークダウンによる過大な電流によってSiの融点約1400℃に達したとき破壊に至る(図14:破壊点。以下、破壊電圧をVt2、破壊電流をIt2と記述)(例えば、非特許文献2,非特許文献3参照)。
EIA、「EIA/JEDEC STANDARD」 KAI ESMARK、「Device Simulator of ESD Protection Elements」 Wang、「Onchip ESD Protection For Intergrated Circuits」Kluwer Academic Publishers,2002/01
When a positive surge is applied to the bonding pad 18 of FIG. 13, the potential of the collector electrode 22 of the ESD protection element 19 rises, and a reverse breakdown of the diode formed between the collector bases (hereinafter simply referred to as a primary breakdown). (FIG. 14: BVcbo). Current starts to flow from the collector electrode 22 toward the base electrode 23 due to the primary breakdown, and flows from the base electrode 23 to the ground via the resistor 25. At this time, the potential of the base electrode 23 rises due to the potential drop of the resistor 25, and the ESD protection element 19 starts to operate (FIG. 14: trigger point; hereinafter, the trigger potential is simply referred to as Vt1 and the trigger current is referred to as It1). Here, Vt1 is a transistor operation start voltage and correlates with the resistance value of the resistor 25 connected to BVcbo and the base. In other words, how to increase the base potential is a problem. When it is desired to lower Vt1, measures such as decreasing the BVcbo to cause a breakdown current to flow to the resistor 25 or increasing the resistance value of the resistor 25 are taken. Is done. When the ESD protection element starts to operate, the resistance between the collector 22 and the emitter 24 becomes low, so that the potential between the collector 22 and the emitter 24 decreases (FIG. 14: holding point. Hereinafter, the holding voltage is Vh, the holding current. Is described as Ih). Thereafter, the potential of the bonding pad 18 rises according to the current flowing through the ESD protection element 19 (FIG. 14: snapback region). Eventually, when the current that flows increases, the device runs out of heat due to heat generation inside the transistor (hereinafter simply referred to as secondary breakdown), and breaks down when the melting point of Si reaches about 1400 ° C due to excessive current due to secondary breakdown. (FIG. 14: breakdown point. Hereinafter, the breakdown voltage is described as Vt2 and the breakdown current is It2) (see, for example, Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3).
EIA, “EIA / JEDEC STANDARD” KAI ESMARK, “Device Simulator of ESD Protection Elements” Wang, “Onchip ESD Protection for Integrated Circuits”, Kluwer Academic Publishers, 2002/01

低電圧の回路ブロックで使用するNPNトランジスタ(以下、単にNPNトランジスタと記述)と、高電圧の回路ブロックで使用する高耐圧出力MOSトランジスタ(以下、単に高耐圧MOSトランジスタと記述)が1チップ上で同時に作製され、高耐圧MOSトランジスタをESD保護する半導体装置において、上述のNPNトランジスタを用いてESD保護素子を構成すると、電源投入時にサージが印加された場合、高耐圧MOSトランジスタに比べてESD保護素子の耐圧が低いため、高耐圧MOSトランジスタを使用する領域の定格を満足しておらず、上述のNPNトランジスタは破壊することになり、上述のESD保護回路は、高耐圧MOSトランジスタに対してESD保護機能を果たすことが困難であるという問題点があった。   An NPN transistor used in a low voltage circuit block (hereinafter simply referred to as an NPN transistor) and a high breakdown voltage output MOS transistor (hereinafter simply referred to as a high voltage MOS transistor) used in a high voltage circuit block are formed on one chip. In a semiconductor device manufactured at the same time and ESD-protecting a high-breakdown-voltage MOS transistor, when the ESD protection element is configured by using the above-mentioned NPN transistor, the ESD protection element is compared with the high-breakdown-voltage MOS transistor when a surge is applied at power-on. Therefore, the above-mentioned NPN transistor is destroyed, and the above-mentioned ESD protection circuit protects the high-voltage MOS transistor from ESD. There was a problem that it was difficult to perform the function.

本発明の半導体装置および半導体装置の製造方法は、NPNトランジスタと高耐圧MOSトランジスタを1チップ上に形成した半導体装置において、高耐圧MOSトランジスタに対してESD保護機能を果たすESD保護回路を設けることを目的とする。   According to the semiconductor device and the manufacturing method of the semiconductor device of the present invention, in the semiconductor device in which the NPN transistor and the high voltage MOS transistor are formed on one chip, an ESD protection circuit that performs an ESD protection function for the high voltage MOS transistor is provided. Objective.

上記目的を達成するために、本発明の請求項1記載の半導体装置は、高耐圧MOSトランジスタ、前記高耐圧MOSトランジスタと並列に接続されるESD保護素子、および低耐圧のNPNバイポーラトランジスタを同一基板上に形成したBiMOS型の半導体装置であって、前記ESD保護素子は、前記NPNバイポーラトランジスタ用と同じ拡散工程で形成されるP型ベース拡散層を有し、前記P型ベース拡散層の底部に接してP型半導体層を備えていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor device according to claim 1 of the present invention comprises a high breakdown voltage MOS transistor, an ESD protection element connected in parallel with the high breakdown voltage MOS transistor, and a low breakdown voltage NPN bipolar transistor on the same substrate. In the BiMOS type semiconductor device formed above, the ESD protection element has a P type base diffusion layer formed by the same diffusion process as that for the NPN bipolar transistor, and is formed at the bottom of the P type base diffusion layer. A p-type semiconductor layer is provided in contact therewith.

請求項2記載の半導体装置は、前記P型半導体層の拡散深さが前記P型ベース拡散層の拡散深さより1.5倍以上大きいことを特徴とする。
請求項3記載の半導体装置の製造方法は、P型基板上におけるNPNバイポーラトランジスタ、高耐圧MOSトランジスタおよびESD保護素子の形成を予定している形成予定領域にN型埋め込み拡散層を形成する工程と、前記P型基板上の全面にN型エピタキシャル層を形成する工程と、前記N型エピタキシャル層における前記各素子を分離するための分離形成予定領域および前記ESD保護素子のベース形成予定領域にP型ウェルを形成する工程と、前記N型エピタキシャル層およびP型ウェル上の所定箇所にフィールド酸化膜を形成する工程と、前記N型エピタキシャル層における前記高耐圧MOSトランジスタのボディ形成予定領域にボディ拡散層を形成する工程と、前記N型エピタキシャル層上の所定箇所に前記高耐圧MOSトランジスタのポリシリコンゲートを形成する工程と、前記NPNバイポーラトランジスタおよび前記ESD保護素子用のP型ウェル上にベース拡散層を形成する工程と、前記の各ベース拡散層内にそれぞれエミッタ拡散層を形成する工程と
を少なくとも含むことを特徴とする。
The semiconductor device according to claim 2 is characterized in that a diffusion depth of the P-type semiconductor layer is 1.5 times or more larger than a diffusion depth of the P-type base diffusion layer.
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3 includes the step of forming an N-type buried diffusion layer in a formation planned region where an NPN bipolar transistor, a high voltage MOS transistor and an ESD protection element are to be formed on a P-type substrate. A step of forming an N-type epitaxial layer on the entire surface of the P-type substrate, an isolation formation scheduled region for isolating each element in the N-type epitaxial layer, and a base formation scheduled region of the ESD protection element A step of forming a well; a step of forming a field oxide film at a predetermined position on the N-type epitaxial layer and the P-type well; and a body diffusion layer in a body formation scheduled region of the high breakdown voltage MOS transistor in the N-type epitaxial layer And forming the high breakdown voltage MOS transistor at a predetermined location on the N-type epitaxial layer. Forming a polysilicon gate of the transistor, forming a base diffusion layer on the NPN bipolar transistor and the P-type well for the ESD protection element, and forming an emitter diffusion layer in each of the base diffusion layers. And at least a step of performing.

請求項4記載の半導体装置の製造方法は、P型基板の主面におけるNPNバイポーラトランジスタ領域,高耐圧MOSトランジスタ領域およびESD保護素子領域にN型ウェルを形成する工程と、前記各素子領域を包囲して分離するための分離予定領域および前記ESD保護素子領域内のベース形成予定領域にP型ウェルを形成する工程と、前記P型基板の主面における前記高耐圧MOSトランジスタ領域および前記ESD保護素子領域にN型ウェルを形成する工程と、前記P型ウェルおよび前記N型ウェル上の所定箇所にフィールド酸化膜を形成する工程と、前記高耐圧MOSトランジスタのN型ウェルの表層にボディ拡散層を形成する工程と、前記高耐圧MOSトランジスタのN型ウェルの所定箇所にポリシリコンゲートを形成する工程と、前記NPNバイポーラトランジスタのN型ウェルの表層および前記ESD保護素子のP型ウェル上にベース拡散層を形成する工程と、前記の各ベース拡散層内にそれぞれエミッタ拡散層を形成する工程とを少なくとも含むことを特徴とする。   5. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein a step of forming an N-type well in an NPN bipolar transistor region, a high breakdown voltage MOS transistor region and an ESD protection element region on a main surface of a P-type substrate, and surrounding each element region Forming a P-type well in a planned isolation region for isolation and a base formation planned region in the ESD protection element region, and the high breakdown voltage MOS transistor region and the ESD protection element on the main surface of the P-type substrate A step of forming an N-type well in the region, a step of forming a field oxide film at a predetermined location on the P-type well and the N-type well, and a body diffusion layer on a surface layer of the N-type well of the high voltage MOS transistor And forming a polysilicon gate at a predetermined position of the N-type well of the high voltage MOS transistor. Forming a base diffusion layer on the surface of the N-type well of the NPN bipolar transistor and the P-type well of the ESD protection element, and forming at least an emitter diffusion layer in each of the base diffusion layers. It is characterized by including.

請求項5記載の半導体装置の製造方法は、P型基板の主面におけるNPNバイポーラトランジスタ領域、高耐圧MOSトランジスタ領域およびESD保護素子領域にN型埋め込み拡散層を形成する工程と、前記P型基板および前記N型埋め込み拡散層上の全面にP型エピタキシャル層を形成する工程と、前記P型エピタキシャル層における前記NPNバイポーラトランジスタ領域,前記高耐圧MOSトランジスタ領域および前記ESD保護素子のコレクタ領域にN型ウェルを形成する工程と、前記P型エピタキシャル層および前記N型ウェル上の所定箇所にフィールド酸化膜を形成する工程と、前記N型ウェルにおける前記高耐圧MOSトランジスタ領域内の表層にボディ拡散層を形成する工程と、前記N型ウェルにおける前記高耐圧MOSトランジスタ領域上の所定箇所にポリシリコンゲートを形成する工程と、前記N型ウェルにおける前記NPNバイポーラトランジスタ領域内および前記ESD保護素子のP型ウェル内の表層にベース拡散層を形成する工程と、前記の各ベース拡散層内にそれぞれエミッタ拡散層を形成する工程とを有することを特徴とする。   6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein an N-type buried diffusion layer is formed in an NPN bipolar transistor region, a high voltage MOS transistor region, and an ESD protection element region on a main surface of the P-type substrate, and the P-type substrate. Forming a P-type epitaxial layer on the entire surface of the N-type buried diffusion layer, and forming an N-type in the NPN bipolar transistor region, the high breakdown voltage MOS transistor region, and the collector region of the ESD protection element in the P-type epitaxial layer. A step of forming a well; a step of forming a field oxide film at a predetermined position on the P-type epitaxial layer and the N-type well; and a body diffusion layer on a surface layer in the high breakdown voltage MOS transistor region in the N-type well. Forming the high breakdown voltage MOS in the N-type well Forming a polysilicon gate at a predetermined location on the transistor region; forming a base diffusion layer in a surface layer in the NPN bipolar transistor region in the N-type well and in a P-type well of the ESD protection element; Forming an emitter diffusion layer in each of the base diffusion layers.

以上により、低耐圧のNPNトランジスタと高耐圧MOSトランジスタを1チップ上に形成した半導体装置において、高耐圧MOSトランジスタに対してESD保護機能を果たすESD保護回路を設けることができる。   As described above, in a semiconductor device in which a low breakdown voltage NPN transistor and a high breakdown voltage MOS transistor are formed on one chip, an ESD protection circuit that performs an ESD protection function for the high breakdown voltage MOS transistor can be provided.

本発明の半導体装置および半導体装置の製造方法は、ESD保護素子のベース拡散層の下部層に同型のウェル層を設けることにより、ESD保護素子を構成するトランジスタのベース幅が大きくなり、これによってESD保護素子自体の電圧耐性を向上することができ、低耐圧のNPNトランジスタと高耐圧MOSトランジスタを1チップ上に形成した半導体装置において、高耐圧MOSトランジスタをESDから保護することができる。   In the semiconductor device and the manufacturing method of the semiconductor device of the present invention, the base width of the transistor constituting the ESD protection element is increased by providing the well layer of the same type as the lower layer of the base diffusion layer of the ESD protection element. The voltage resistance of the protection element itself can be improved, and in a semiconductor device in which a low breakdown voltage NPN transistor and a high breakdown voltage MOS transistor are formed on one chip, the high breakdown voltage MOS transistor can be protected from ESD.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
(実施例1)
図1は本発明の実施例1における半導体装置を示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Example 1
1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

図1に示すように、定格電圧5Vの回路ブロックで使用するNPNトランジスタ21と、定格電圧15Vの回路ブロックで使用する高耐圧MOSトランジスタ20とNPNバイポーラトランジスタ型ESD保護素子19(以下、単にESD保護素子と記述する)が1チップ上に同時に作製されている。又、ESD保護素子19は15Vの電源電圧より高い保持電圧Vhとなり、高耐圧MOSトランジスタ20のブレークダウン電圧よりトランジスタ動作電圧が低くなるように設計されている。   As shown in FIG. 1, an NPN transistor 21 used in a circuit block having a rated voltage of 5V, a high voltage MOS transistor 20 used in a circuit block having a rated voltage of 15V, and an NPN bipolar transistor type ESD protection element 19 (hereinafter simply referred to as ESD protection). (Referred to as an element) are simultaneously fabricated on one chip. The ESD protection element 19 is designed to have a holding voltage Vh that is higher than the power supply voltage of 15 V, and to have a transistor operating voltage lower than the breakdown voltage of the high voltage MOS transistor 20.

ESD保護素子19のコレクタ電極22と高耐圧MOSトランジスタ20のドレイン電極26は、外部端子として引き出すために設けられたボンディングパッド18に接続する。ESD保護素子19のベース電極23は抵抗25を介してエミッタ電極24へ接続し、エミッタ電極24を電気的に接地する。高耐圧MOSトランジスタ20は、ソース電極29を電気的に接地し、ゲート電極27は内部回路へ接続する。等価回路図は図13に示す。   The collector electrode 22 of the ESD protection element 19 and the drain electrode 26 of the high breakdown voltage MOS transistor 20 are connected to the bonding pad 18 provided for leading out as an external terminal. The base electrode 23 of the ESD protection element 19 is connected to the emitter electrode 24 through the resistor 25, and the emitter electrode 24 is electrically grounded. In the high voltage MOS transistor 20, the source electrode 29 is electrically grounded, and the gate electrode 27 is connected to the internal circuit. An equivalent circuit diagram is shown in FIG.

以下、図2,図3,図4,図5,図6,図7,図8,図9を用いて、実施例1における5V定格の低耐圧NPNトランジスタ21と15V定格の高耐圧MOSトランジスタ20と上記ESD保護素子19をBiMOSプロセスと合わせ込み、製造する方法について記述する。なお、ここで説明する半導体装置の製造方法には、N型エピタキシャルを用いる方法と、N型エピタキシャルを用いない方法の二種類があり、プロセスの相違点は図2から図4までであり、図5以降からのプロセス手順は同様である。よって、図2から図4までを二種類に分け、以下、説明する。   Hereinafter, the 5V rated low withstand voltage NPN transistor 21 and the 15V rated high withstand voltage MOS transistor 20 in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2, 3, 4, 4, 5, 6, 7, 8 and 9. A method of manufacturing the ESD protection element 19 by combining it with the BiMOS process will be described. Note that there are two types of semiconductor device manufacturing methods described here: a method using N-type epitaxial and a method not using N-type epitaxial, and the differences in the processes are from FIG. 2 to FIG. The process procedure from 5 onwards is the same. Therefore, FIG. 2 to FIG. 4 are divided into two types and will be described below.

図2は実施例1におけるN型不純物層形成工程を説明する工程断面図,図3は実施例1におけるエピタキシャル層形成工程を説明する工程断面図,図4は実施例1におけるウェル形成工程を説明する工程断面図,図5は実施例1における低濃度P型ウェル形成工程を説明する工程断面図,図6は実施例1におけるフィールド酸化膜形成工程を説明する工程断面図,図7は実施例1におけるポリシリコンゲート形成工程を説明する工程断面図,図8は実施例1におけるベース拡散層形成工程を説明する工程断面図,図9は実施例1におけるトランジスタ形成工程を説明する工程断面図である。   2 is a process cross-sectional view illustrating an N-type impurity layer forming process in the first embodiment, FIG. 3 is a process cross-sectional view illustrating an epitaxial layer forming process in the first embodiment, and FIG. 4 is a well forming process in the first embodiment. FIG. 5 is a process cross-sectional view for explaining a low-concentration P-type well forming process in Example 1, FIG. 6 is a process cross-sectional view for explaining a field oxide film forming process in Example 1, and FIG. FIG. 8 is a process cross-sectional view illustrating a base diffusion layer forming process in the first embodiment, and FIG. 9 is a process cross-sectional view illustrating a transistor forming process in the first embodiment. is there.

まず、図2(a)に示すようにエピタキシャルを用いるプロセスでは、P型基板1に高耐圧MOSトランジスタ20およびESD保護素子19の全面に渡り、N型不純物イオンを注入して埋め込み拡散層となるN型不純物層47を形成する。一方、エピタキシャルを用いないプロセスは図2(b)であり、P型基板1のままである。   First, in the process using epitaxial as shown in FIG. 2A, N type impurity ions are implanted into the P type substrate 1 over the entire surface of the high voltage MOS transistor 20 and the ESD protection element 19 to form a buried diffusion layer. An N-type impurity layer 47 is formed. On the other hand, the process without using the epitaxial process is shown in FIG.

次に、図3(a)において、P型基板1上に濃度1×1015/cm程度のN型エピタキシャル層48を形成する。このとき、N型の埋め込み拡散層4が形成される。N型エピタキシャルを用いないプロセスの図3(b)では、P型基板1のままである。 Next, in FIG. 3A, an N-type epitaxial layer 48 having a concentration of about 1 × 10 15 / cm 3 is formed on the P-type substrate 1. At this time, an N type buried diffusion layer 4 is formed. In FIG. 3B of the process not using N-type epitaxial, the P-type substrate 1 remains.

図4(a)において、各素子領域に濃度約1×1016/cmのP型ウエル2およびN型ウエル3が半導体基板表面上からSi内部へ約1μmまで形成されている。このとき、P型ウエル2は各素子の分離層として、ESD保護素子部ではベース形成予定領域の位置に形成される。一方、図4(b)のエピタキシャル層を用いないプロセスも同様の注入を行う。 4A, a P-type well 2 and an N-type well 3 having a concentration of about 1 × 10 16 / cm 3 are formed in each element region from the surface of the semiconductor substrate to the inside of Si to about 1 μm. At this time, the P-type well 2 is formed as a separation layer of each element at the position of the base formation scheduled region in the ESD protection element portion. On the other hand, the same implantation is performed in the process using no epitaxial layer in FIG.

図5において、エピタキシャルを用いるプロセスは図4(a)と同じである。エピタキシャルを用いないプロセスは、高耐圧MOSトランジスタ20およびESD保護素子19の全面に渡り、高エネルギ注入によって深さ約2μmの位置に濃度約1×1018/cmのN型ウエル4を形成する。このN型ウエル4によってP型不純物とN型不純物とが相殺され、ESD保護素子19のベース形成予定領域に形成されたP型ウェル2は分離用のP型ウエル2より低濃度のP型半導体層6となる。図5以降のプロセスは、エピタキシャルを用いる場合も、用いない場合も同様の手順である。 In FIG. 5, the process using epitaxial is the same as that in FIG. In the process not using epitaxial, the N-type well 4 having a concentration of about 1 × 10 18 / cm 3 is formed at a depth of about 2 μm by high energy implantation over the entire surface of the high voltage MOS transistor 20 and the ESD protection element 19. . The N-type well 4 cancels out the P-type impurity and the N-type impurity, and the P-type well 2 formed in the base formation scheduled region of the ESD protection element 19 has a lower concentration than the P-type well 2 for separation. Layer 6 is formed. The process after FIG. 5 is the same procedure whether epitaxial is used or not.

図6において、周知のLOCOS法によってシリコン基板表面にフィールド酸化膜17を形成する。次に、高耐圧MOSトランジスタ20のボディの位置にP型不純物をイオン注入することで、ボディ拡散層11を形成する。そして、図7において高耐圧MOSトランジスタ20のポリシリコンゲート16を形成する。   In FIG. 6, a field oxide film 17 is formed on the silicon substrate surface by a well-known LOCOS method. Next, the body diffusion layer 11 is formed by ion-implanting P-type impurities into the body position of the high voltage MOS transistor 20. Then, in FIG. 7, the polysilicon gate 16 of the high voltage MOS transistor 20 is formed.

次に、図8においてNPNトランジスタ21のベース拡散層8を形成すると同時に、ESD保護素子19のベース拡散層14を形成する。このとき、ESD保護素子19のベース拡散層14は、あらかじめ形成していたP型半導体層6と内部回路で使用するNPNトランジスタ21のベース拡散層8の濃度が足し合わされ、NPNトランジスタ21のベース濃度よりも高濃度のP型拡散層14が形成される。   Next, in FIG. 8, the base diffusion layer 8 of the NPN transistor 21 is formed, and at the same time, the base diffusion layer 14 of the ESD protection element 19 is formed. At this time, the base diffusion layer 14 of the ESD protection element 19 is obtained by adding the concentration of the P-type semiconductor layer 6 formed in advance and the concentration of the base diffusion layer 8 of the NPN transistor 21 used in the internal circuit. Thus, a P-type diffusion layer 14 having a higher concentration is formed.

図9においてNPNトランジスタ21のエミッタ拡散層7およびESD保護素子19のエミッタ拡散層15とコレクタコンタクト13の位置と高耐圧MOSトランジスタ20のソース拡散層12とドレイン拡散層10の位置に開口を形成し、N型不純物をイオン注入する。   9, openings are formed at the positions of the emitter diffusion layer 7 of the NPN transistor 21 and the emitter diffusion layer 15 and the collector contact 13 of the ESD protection element 19, and the positions of the source diffusion layer 12 and the drain diffusion layer 10 of the high voltage MOS transistor 20. N-type impurities are ion-implanted.

次に、ESD保護素子19と高耐圧MOSトランジスタ20が図13の回路の接続となるように、各素子の電極を結線して出来上がる。このような手順によって、図1のような1チップ上に定格の異なるNPNトランジスタ21とESD保護素子19と高耐圧MOSトランジスタ20を同時に作製することができる。   Next, the electrodes of each element are connected so that the ESD protection element 19 and the high voltage MOS transistor 20 are connected to the circuit of FIG. By such a procedure, the NPN transistor 21, the ESD protection element 19 and the high voltage MOS transistor 20 having different ratings can be simultaneously manufactured on one chip as shown in FIG.

この実施例で用いたBiMOSプロセスにおいて、例えば、あるプロセス条件により高耐圧MOSトランジスタ20は、BVDS(図14のBVcboに該当する)=23V程度、Vt2=30V程度とすることができる。この時、ESD保護素子19のベース拡散層は、低耐圧NPNトランジスタ21のベース拡散層と同時に形成されたベース拡散層14とPウエル層6を組み合わせることによってベース幅が1.5倍程度大きくなり、Vh>15V、Vt1<30Vを満たすようになる。ESD保護素子19のBVcbo(この条件では21Vとなる)が高耐圧MOSトランジスタ20のBVDSより低いため、ESD保護素子19は高耐圧MOSトランジスタより速くブレークダウンし、サージ電流は主にESD保護素子19へ流れるようになる。そして、ESD保護素子19は高耐圧MOSトランジスタ20のVt2より低い電圧でスナップバック動作を開始し始める。従って、高耐圧MOSトランジスタ20のVt2とESD保護素子19のVt1の関係はVt2>Vt1となる。また、ESD保護素子19は、ベース幅の拡大によって縦方向のhfeが低くなる。スナップバック特性において、Vt1はVhとhfeのn乗根との積によって表せる。したがって、ESD保護素子19のVhは、Pウエル6を追加する前と比べて増加する。以上の原理によって、ESD保護素子19のVhは、Vh>15Vを満たすことになる。つまり、ESD保護素子は、DMOSの定格電圧以上、破壊電圧以下でスナップバック動作するので、図14のデザインウインドウに収まる。   In the BiMOS process used in this embodiment, for example, the high breakdown voltage MOS transistor 20 can have BVDS (corresponding to BVcbo in FIG. 14) = about 23V and Vt2 = about 30V under certain process conditions. At this time, the base width of the base diffusion layer of the ESD protection element 19 is increased by about 1.5 times by combining the base diffusion layer 14 formed simultaneously with the base diffusion layer of the low breakdown voltage NPN transistor 21 and the P well layer 6. Vh> 15V and Vt1 <30V are satisfied. Since the BVcbo of the ESD protection element 19 (which is 21 V under this condition) is lower than the BVDS of the high voltage MOS transistor 20, the ESD protection element 19 breaks down faster than the high voltage MOS transistor, and the surge current is mainly caused by the ESD protection element 19 To flow into. Then, the ESD protection element 19 starts to start the snapback operation at a voltage lower than Vt2 of the high voltage MOS transistor 20. Therefore, the relationship between Vt2 of the high voltage MOS transistor 20 and Vt1 of the ESD protection element 19 is Vt2> Vt1. Further, the ESD protection element 19 has a lower hfe in the vertical direction due to the expansion of the base width. In the snapback characteristic, Vt1 can be expressed by the product of Vh and the nth root of hfe. Therefore, Vh of the ESD protection element 19 increases compared to before adding the P well 6. Based on the above principle, Vh of the ESD protection element 19 satisfies Vh> 15V. That is, the ESD protection element snaps back at a voltage higher than the rated voltage of the DMOS and lower than the breakdown voltage, and therefore fits in the design window of FIG.

よって、ESD保護素子は高耐圧MOSトランジスタが正常動作する電圧範囲では、図13の等価回路図において、ボンディングパッド18に正サージが印加されると、高耐圧トランジスタのBVDSより低い電圧でESD保護素子19が動作し、ボンディングパッド18の電位はESD保護素子19のVhで固定される。サージ電流は、ボンディングパッド18からESD保護素子19を通り、接地へ向けてサージ電流が流れるため、高耐圧MOSトランジスタ20のESD保護が可能となり、NPNトランジスタと高耐圧MOSトランジスタを1チップ上に形成した半導体装置において、ESD保護素子を低耐圧なバイポーラプロセスを用いて形成したとしても、高耐圧MOSトランジスタに対してESD保護機能を果たすESD保護回路を設けることができる。   Therefore, in the voltage range in which the high breakdown voltage MOS transistor normally operates, the ESD protection element has a voltage lower than BVDS of the high breakdown voltage transistor when a positive surge is applied to the bonding pad 18 in the equivalent circuit diagram of FIG. 19 operates, and the potential of the bonding pad 18 is fixed at Vh of the ESD protection element 19. Since the surge current flows from the bonding pad 18 through the ESD protection element 19 to the ground, ESD protection of the high voltage MOS transistor 20 is possible, and the NPN transistor and the high voltage MOS transistor are formed on one chip. In the semiconductor device, even if the ESD protection element is formed by using a low breakdown voltage bipolar process, an ESD protection circuit that performs an ESD protection function for the high breakdown voltage MOS transistor can be provided.

以上説明したように、本実施例の回路では1チップ上で作製する素子の拡散層形成工程を利用して、ESD保護素子19の高耐圧化、トランジスタ動作電圧の低減を実現するため、工程を新たに増やすことなく作製できるところにメリットがある。
(実施例2)
実施例2について、以下、図10を参照しながら説明する。
As described above, the circuit of this embodiment uses the diffusion layer forming process of the element manufactured on one chip, and realizes the process of increasing the breakdown voltage of the ESD protection element 19 and reducing the transistor operating voltage. There is a merit that it can be manufactured without newly increasing.
(Example 2)
The second embodiment will be described below with reference to FIG.

図10は本発明の実施例2における半導体装置を示す断面図である。
図10に示される半導体装置は、P型シリコン基板30にエピタキシャル成長によって形成されたP型エピタキシャル層32を形成したBiMOSプロセスを用いて形成されたものである。保護回路は、実施例1と同様の図13の回路であり、説明は省略する。
FIG. 10 is a sectional view showing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
The semiconductor device shown in FIG. 10 is formed using a BiMOS process in which a P-type epitaxial layer 32 formed by epitaxial growth is formed on a P-type silicon substrate 30. The protection circuit is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

図10において、ESD保護素子19は、N型埋め込み拡散層31をコレクタ、P型エピタキシャル層43と、低耐圧NPNトランジスタ21のベース拡散層34を含むP型エピタキシャル層と同時に形成されたベース拡散層と、P型エピタキシャル層表面のN型拡散層をエミッタ拡散層45として構成されている。ESD保護素子19は、高耐圧MOSトランジスタ20と並列に接続されており、ベース電極23は抵抗25を介してエミッタ電極24と共に接地へ、コレクタ電極22は高耐圧MOSトランジスタ20のドレイン電極26へ接続されている。   10, the ESD protection element 19 includes an N-type buried diffusion layer 31 as a collector, a P-type epitaxial layer 43, and a base diffusion layer formed simultaneously with the P-type epitaxial layer including the base diffusion layer 34 of the low breakdown voltage NPN transistor 21. The N-type diffusion layer on the surface of the P-type epitaxial layer is configured as an emitter diffusion layer 45. The ESD protection element 19 is connected in parallel with the high voltage MOS transistor 20, the base electrode 23 is connected to the ground together with the emitter electrode 24 through the resistor 25, and the collector electrode 22 is connected to the drain electrode 26 of the high voltage MOS transistor 20. Has been.

図10の製造方法について、図11,図12を用いて以下に説明する。
図11は実施例2におけるP型エピタキシャル層成長工程を説明する工程断面図,図12は実施例2におけるN型ウェル形成工程を説明する工程断面図である。
The manufacturing method of FIG. 10 will be described below with reference to FIGS.
FIG. 11 is a process cross-sectional view illustrating a P-type epitaxial layer growth process in the second embodiment, and FIG. 12 is a process cross-sectional view illustrating an N-type well formation process in the second embodiment.

まず、図11において、P型シリコン基板30に対して高耐圧MOSトランジスタ20とESD保護素子19の位置全面にN型不純物をイオン注入し、その後エピタキシャル成長により濃度約1×1016/cmのP型エピタキシャル層32を形成する。このとき、高耐圧MOSトランジスタ20とESD保護素子の位置にN型埋め込み拡散層31が形成される。 First, in FIG. 11, N-type impurities are ion-implanted into the entire surface of the high-breakdown-voltage MOS transistor 20 and the ESD protection element 19 with respect to the P-type silicon substrate 30, and then P is grown at a concentration of about 1 × 10 16 / cm 3 by epitaxial growth. A type epitaxial layer 32 is formed. At this time, an N-type buried diffusion layer 31 is formed at the position of the high voltage MOS transistor 20 and the ESD protection element.

次に、図12において、P型エピタキシャル層32におけるNPNバイポーラトランジスタ領域、高耐圧MOSトランジスタ領域、ESD保護素子領域にN型ウエルを形成する。このとき、N型ウェルを形成していないP型エピタキシャル層32が各素子(NPNバイポーラトランジスタ、高耐圧MOSトランジスタ、ESD保護素子)間の分離層となる。Nウエル層は、低耐圧NPNトランジスタ21のコレクタ層35、高耐圧MOSトランジスタ20のドレイン層38、ESD保護素子19のコレクタ層38となる。   Next, in FIG. 12, N-type wells are formed in the NPN bipolar transistor region, the high voltage MOS transistor region, and the ESD protection element region in the P-type epitaxial layer 32. At this time, the P-type epitaxial layer 32 in which the N-type well is not formed serves as a separation layer between the elements (NPN bipolar transistor, high voltage MOS transistor, ESD protection element). The N well layer becomes the collector layer 35 of the low breakdown voltage NPN transistor 21, the drain layer 38 of the high breakdown voltage MOS transistor 20, and the collector layer 38 of the ESD protection element 19.

LOCOS後の工程は実施例1と同様の手順であり、以下説明を省略する。
以上のように、実施例2の構造は図10に示すようになり、ESD保護素子19のベース拡散層44は、P型エピタキシャル層43上に、低耐圧NPNトランジスタ21のベース拡散層34と同じ拡散工程にて形成され、ベース幅がベース拡散層34より大きくなり、各素子について実施例1と同様の拡散層濃度を選択すれば、図14における保護素子のデザインウインドウを満足した設計にすることができ、高耐圧MOSトランジスタ20のESD保護が可能となる。したがって、NPNトランジスタと高耐圧MOSトランジスタを1チップ上に形成した半導体装置において、ESD保護素子を低耐圧なバイポーラプロセスを用いて形成したとしても、高耐圧MOSトランジスタに対してESD保護機能を果たすESD保護回路を設けることができる。
The steps after LOCOS are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted below.
As described above, the structure of the second embodiment is as shown in FIG. 10, and the base diffusion layer 44 of the ESD protection element 19 is the same as the base diffusion layer 34 of the low breakdown voltage NPN transistor 21 on the P-type epitaxial layer 43. If the diffusion width, the base width is larger than that of the base diffusion layer 34, and the diffusion layer concentration similar to that of the first embodiment is selected for each element, the design satisfying the design window of the protection element in FIG. ESD protection of the high voltage MOS transistor 20 is possible. Therefore, in a semiconductor device in which an NPN transistor and a high breakdown voltage MOS transistor are formed on one chip, even if the ESD protection element is formed using a low breakdown voltage bipolar process, an ESD that performs an ESD protection function for the high breakdown voltage MOS transistor. A protection circuit can be provided.

したがって、本実施例においても、新たな工程を増やすことなく、最適なESD保護素子を提供することが出来る。
上記実施例1,実施例2の説明では、高耐圧トランジスタをMOSトランジスタで形成するBiMOSプロセスについて説明したが、高耐圧トランジスタをCMOSトランジスタで形成するBiCMOSプロセスにおいても、同様に実現することができる。
Therefore, also in this embodiment, an optimum ESD protection element can be provided without increasing new processes.
In the description of the first and second embodiments, the BiMOS process in which the high breakdown voltage transistor is formed of a MOS transistor has been described. However, the same can be realized in the BiCMOS process in which the high breakdown voltage transistor is formed of a CMOS transistor.

以上説明したように、本発明は、NPNトランジスタと高耐圧MOSトランジスタを1チップ上に形成した半導体装置において、高耐圧MOSトランジスタに対してESD保護機能を果たすESD保護回路を設けることができ、BiMOSプロセスによって作製され、ESD保護される半導体集積回路および半導体装置の製造方法等に有用である。   As described above, according to the present invention, in a semiconductor device in which an NPN transistor and a high voltage MOS transistor are formed on one chip, an ESD protection circuit that performs an ESD protection function for the high voltage MOS transistor can be provided. It is useful for a semiconductor integrated circuit manufactured by a process and ESD protected and a method for manufacturing a semiconductor device.

本発明の実施例1における半導体装置を示す断面図Sectional drawing which shows the semiconductor device in Example 1 of this invention 実施例1におけるN型不純物層形成工程を説明する工程断面図Process sectional drawing explaining the N type impurity layer formation process in Example 1 実施例1におけるエピタキシャル層形成工程を説明する工程断面図Process sectional drawing explaining the epitaxial layer formation process in Example 1 実施例1におけるウェル形成工程を説明する工程断面図Process sectional drawing explaining the well formation process in Example 1 実施例1における低濃度P型ウェル形成工程を説明する工程断面図Process sectional drawing explaining the low concentration P type well formation process in Example 1 実施例1におけるフィールド酸化膜形成工程を説明する工程断面図Process sectional drawing explaining the field oxide film formation process in Example 1 実施例1におけるポリシリコンゲート形成工程を説明する工程断面図Process sectional drawing explaining the polysilicon gate formation process in Example 1 実施例1におけるベース拡散層形成工程を説明する工程断面図Process sectional drawing explaining the base diffused layer formation process in Example 1 実施例1におけるトランジスタ形成工程を説明する工程断面図Process sectional drawing explaining the transistor formation process in Example 1 本発明の実施例2における半導体装置を示す断面図Sectional drawing which shows the semiconductor device in Example 2 of this invention 実施例2におけるP型エピタキシャル層成長工程を説明する工程断面図Process sectional drawing explaining the P-type epitaxial layer growth process in Example 2 実施例2におけるN型ウェル形成工程を説明する工程断面図Process sectional drawing explaining the N-type well formation process in Example 2 ESD保護回路を説明する回路図Circuit diagram illustrating ESD protection circuit ESD保護回路による被保護素子の電流−電圧特性を示す図The figure which shows the current-voltage characteristic of the to-be-protected element by an ESD protection circuit

符号の説明Explanation of symbols

1 P型基板
2 P型ウエル
3 低耐圧NPNトランジスタのコレクタ層
4 N型ウエル
6 P型半導体層
7 エミッタ拡散層
8 ベース拡散層
10 ドレイン拡散層
11 ボディ拡散層
12 ソース拡散層
13 コレクタコンタクト
14 ベース拡散層
15 エミッタ拡散層
16 ポリシリコンゲート
17 フィールド酸化膜
18 ボンディングパッド
19 ESD保護素子
20 高耐圧MOSトランジスタ素子
21 NPNトランジスタ素子
22 ESD保護素子のコレクタ電極
23 ESD保護素子のベース電極
24 ESD保護素子のエミッタ電極
25 抵抗
26 高耐圧MOSトランジスタのドレイン電極
27 高耐圧MOSトランジスタのゲート電極
29 高耐圧MOSトランジスタのソース電極
30 P型シリコン基板
31 N型埋め込み拡散層
32 P型エピタキシャル層
34 ベース拡散層
35 コレクタ層
38 ドレイン層
42 コレクタ拡散層
43 P型エピタキシャル層
44 ベース拡散層
45 エミッタ拡散層
47 N型不純物層
48 N型エピタキシャル層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 P type substrate 2 P type well 3 Collector layer of low breakdown voltage NPN transistor 4 N type well 6 P type semiconductor layer 7 Emitter diffusion layer 8 Base diffusion layer 10 Drain diffusion layer 11 Body diffusion layer 12 Source diffusion layer 13 Collector contact 14 Base Diffusion layer 15 Emitter diffusion layer 16 Polysilicon gate 17 Field oxide film 18 Bonding pad 19 ESD protection element 20 High voltage MOS transistor element 21 NPN transistor element 22 Collector electrode of ESD protection element 23 Base electrode of ESD protection element 24 ESD protection element of ESD protection element Emitter electrode 25 Resistance 26 Drain electrode of high voltage MOS transistor 27 Gate electrode of high voltage MOS transistor 29 Source electrode of high voltage MOS transistor 30 P-type silicon substrate 31 N-type buried diffusion layer 2 P-type epitaxial layer 34 base diffusion layer 35 the collector layer 38 drain layer 42 collector diffusion layer 43 P-type epitaxial layer 44 base diffusion layer 45 emitter diffusion layer 47 N-type impurity layer 48 N-type epitaxial layer

Claims (5)

高耐圧MOSトランジスタ、前記高耐圧MOSトランジスタと並列に接続されるESD保護素子、および低耐圧のNPNバイポーラトランジスタを同一基板上に形成したBiMOS型の半導体装置であって、
前記ESD保護素子は、前記NPNバイポーラトランジスタ用と同じ拡散工程で形成されるP型ベース拡散層を有し、前記P型ベース拡散層の底部に接してP型半導体層を備えていることを特徴とする半導体装置。
A BiMOS type semiconductor device in which a high voltage MOS transistor, an ESD protection element connected in parallel with the high voltage MOS transistor, and a low voltage NPN bipolar transistor are formed on the same substrate,
The ESD protection element has a P-type base diffusion layer formed in the same diffusion process as that for the NPN bipolar transistor, and includes a P-type semiconductor layer in contact with the bottom of the P-type base diffusion layer. A semiconductor device.
前記P型半導体層の拡散深さが前記P型ベース拡散層の拡散深さより1.5倍以上大きいことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a diffusion depth of the P-type semiconductor layer is 1.5 times or more larger than a diffusion depth of the P-type base diffusion layer. P型基板上におけるNPNバイポーラトランジスタ、高耐圧MOSトランジスタおよびESD保護素子の形成を予定している形成予定領域にN型埋め込み拡散層を形成する工程と、
前記P型基板上の全面にN型エピタキシャル層を形成する工程と、
前記N型エピタキシャル層における前記各素子を分離するための分離形成予定領域および前記ESD保護素子のベース形成予定領域にP型ウェルを形成する工程と、
前記N型エピタキシャル層およびP型ウェル上の所定箇所にフィールド酸化膜を形成する工程と、
前記N型エピタキシャル層における前記高耐圧MOSトランジスタのボディ形成予定領域にボディ拡散層を形成する工程と、
前記N型エピタキシャル層上の所定箇所に前記高耐圧MOSトランジスタのポリシリコンゲートを形成する工程と、
前記NPNバイポーラトランジスタおよび前記ESD保護素子用のP型ウェル上にベース拡散層を形成する工程と、
前記の各ベース拡散層内にそれぞれエミッタ拡散層を形成する工程と
を少なくとも含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an N-type buried diffusion layer in a planned formation region where an NPN bipolar transistor, a high voltage MOS transistor and an ESD protection element are scheduled to be formed on a P-type substrate;
Forming an N-type epitaxial layer on the entire surface of the P-type substrate;
Forming a P-type well in an isolation formation scheduled region for isolating the elements in the N-type epitaxial layer and a base formation scheduled region of the ESD protection element;
Forming a field oxide film at predetermined locations on the N-type epitaxial layer and the P-type well;
Forming a body diffusion layer in a body formation scheduled region of the high breakdown voltage MOS transistor in the N-type epitaxial layer;
Forming a polysilicon gate of the high voltage MOS transistor at a predetermined location on the N type epitaxial layer;
Forming a base diffusion layer on the NPN bipolar transistor and the P-type well for the ESD protection element;
And a step of forming an emitter diffusion layer in each of the base diffusion layers.
P型基板の主面におけるNPNバイポーラトランジスタ領域,高耐圧MOSトランジスタ領域およびESD保護素子領域にN型ウェルを形成する工程と、
前記各素子領域を包囲して分離するための分離予定領域および前記ESD保護素子領域内のベース形成予定領域にP型ウェルを形成する工程と、
前記P型基板の主面における前記高耐圧MOSトランジスタ領域および前記ESD保護素子領域にN型ウェルを形成する工程と、
前記P型ウェルおよび前記N型ウェル上の所定箇所にフィールド酸化膜を形成する工程と、
前記高耐圧MOSトランジスタのN型ウェルの表層にボディ拡散層を形成する工程と、
前記高耐圧MOSトランジスタのN型ウェルの所定箇所にポリシリコンゲートを形成する工程と、
前記NPNバイポーラトランジスタのN型ウェルの表層および前記ESD保護素子のP型ウェル上にベース拡散層を形成する工程と、
前記の各ベース拡散層内にそれぞれエミッタ拡散層を形成する工程と
を少なくとも含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an N-type well in an NPN bipolar transistor region, a high voltage MOS transistor region, and an ESD protection element region on the main surface of the P-type substrate;
Forming a P-type well in a planned isolation region for surrounding and separating each element region and a base formation planned region in the ESD protection element region;
Forming an N-type well in the high-breakdown-voltage MOS transistor region and the ESD protection element region on the main surface of the P-type substrate;
Forming a field oxide film at predetermined locations on the P-type well and the N-type well;
Forming a body diffusion layer on the surface layer of the N-type well of the high voltage MOS transistor;
Forming a polysilicon gate at a predetermined location of the N-type well of the high voltage MOS transistor;
Forming a base diffusion layer on the surface layer of the N-type well of the NPN bipolar transistor and the P-type well of the ESD protection element;
And a step of forming an emitter diffusion layer in each of the base diffusion layers.
P型基板の主面におけるNPNバイポーラトランジスタ領域、高耐圧MOSトランジスタ領域およびESD保護素子領域にN型埋め込み拡散層を形成する工程と、
前記P型基板および前記N型埋め込み拡散層上の全面にP型エピタキシャル層を形成する工程と、
前記P型エピタキシャル層における前記NPNバイポーラトランジスタ領域,前記高耐圧MOSトランジスタ領域および前記ESD保護素子のコレクタ領域にN型ウェルを形成する工程と、
前記P型エピタキシャル層および前記N型ウェル上の所定箇所にフィールド酸化膜を形成する工程と、
前記N型ウェルにおける前記高耐圧MOSトランジスタ領域内の表層にボディ拡散層を形成する工程と、
前記N型ウェルにおける前記高耐圧MOSトランジスタ領域上の所定箇所にポリシリコンゲートを形成する工程と、
前記N型ウェルにおける前記NPNバイポーラトランジスタ領域内および前記ESD保護素子のP型ウェル内の表層にベース拡散層を形成する工程と、
前記の各ベース拡散層内にそれぞれエミッタ拡散層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an N-type buried diffusion layer in the NPN bipolar transistor region, the high voltage MOS transistor region, and the ESD protection element region on the main surface of the P-type substrate;
Forming a P-type epitaxial layer on the entire surface of the P-type substrate and the N-type buried diffusion layer;
Forming an N-type well in the NPN bipolar transistor region, the high breakdown voltage MOS transistor region and the collector region of the ESD protection element in the P-type epitaxial layer;
Forming a field oxide film at predetermined locations on the P-type epitaxial layer and the N-type well;
Forming a body diffusion layer on a surface layer in the high breakdown voltage MOS transistor region in the N-type well;
Forming a polysilicon gate at a predetermined location on the high voltage MOS transistor region in the N-type well;
Forming a base diffusion layer in a surface layer in the NPN bipolar transistor region in the N-type well and in a P-type well of the ESD protection element;
And a step of forming an emitter diffusion layer in each of the base diffusion layers.
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