JP2015029103A - Esd protection element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ESD protection element having improved ESD resistance.SOLUTION: An ESD protection element is provided with: a bipolar transistor including a collector diffusion layer 7, which is connected to a first terminal Pad, and an emitter terminal E1i; and a current control resistor R1i that is provided on each of a plurality of current paths from a second terminal GND to the collector diffusion layer 7 through an emitter diffusion layer 4.

Description

本発明は、静電気放電(ESD:Electrostatic Discharge)から内部回路を保護するためのESD保護素子に関し、特にバイポーラトランジスタを用いたESD保護素子に関する。   The present invention relates to an ESD protection element for protecting an internal circuit from electrostatic discharge (ESD), and more particularly to an ESD protection element using a bipolar transistor.

近年、様々な分野で使用され半導体集積回路(IC:Integrated Circuit)に対して信頼性の向上が要求されている。例えば、車載カーナビ用や医療用の液晶モニタ用のドライバ回路のように、故障が発生することで人命に影響を及ぼす製品に利用されるICに対しては、特に高い信頼性が要求される。このような、製品の高信頼性を実現するためには、外部からの過電圧(静電気放電)に対して強くする必要がある。すなわち、ESD耐量の高いICが求められている。   In recent years, there has been a demand for improvement in reliability of semiconductor integrated circuits (ICs) used in various fields. For example, high reliability is particularly required for an IC used for a product that affects human life when a failure occurs, such as a driver circuit for an in-vehicle car navigation system or a medical liquid crystal monitor. In order to realize such high reliability of the product, it is necessary to make it strong against external overvoltage (electrostatic discharge). That is, an IC having a high ESD tolerance is demanded.

LSI(Large Scale Itegration)のESD耐性を高めるため、LSIチップの内部回路と外部(入出力パッド)との間にESDに対する保護素子(ESD保護素子)が設けられる。ESD保護素子は、静電気放電(ESD)によって発生するサージ電流の経路を変更し、LSIの内部回路が破壊されることを防止する。   In order to enhance ESD tolerance of LSI (Large Scale Integration), a protection element (ESD protection element) against ESD is provided between the internal circuit of the LSI chip and the outside (input / output pad). The ESD protection element changes the path of surge current generated by electrostatic discharge (ESD) and prevents the internal circuit of the LSI from being destroyed.

一般に、ESD保護素子として、MOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)、バイポーラトランジスタ、サイリスタが用いられている。例えば、NPNバイポーラトランジスタを利用したESD保護素子が、“ESD Protection Considerations in Advanced High−Voltage Technologies for Automotive”(非特許文献1参照)や、IEEE JOURNAL OF SOLID−STATE CIRCUITS, VOL.40, NO.8,P.1751 AUGUST 2005(非特許文献2参照)に記載されている。   Generally, MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors), bipolar transistors, and thyristors are used as ESD protection elements. For example, ESD protection elements using NPN bipolar transistors include “ESD Protection Connections in Advanced High-Voltage Technologies for Automotive” (see Non-Patent Document 1), IEEE JOURNAL OF SOLITUL SILID-STOLIRS. 40, NO. 8, P.I. 1751 AUGUST 2005 (see Non-Patent Document 2).

“ESD Protection Considerations in Advanced High−Voltage Technologies for Automotive”, EOS/ESD SYMPOSIUM 2006, P.54“ESD Protection Connections in Advanced High-Voltage Technologies for Automotive”, EOS / ESD SYMPOSIUM 2006, P.A. 54 IEEE JOURNAL OF SOLID−STATE CIRCUITS, VOL.40, NO.8, P. 1751 AUGUST 2005IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 40, NO. 8, P.I. 1751 AUGUST 2005

図1から図3を参照して、従来技術によるバイポーラトランジスタを用いたESD保護素子を説明する。図1は、従来技術によるESD保護素子の構造を示す図2におけるA−A’断面図である。図2は、従来技術によるESD保護素子の構造を示す平面図である。図3は、従来技術によるESD保護素子の等価回路を示す図である。   With reference to FIGS. 1 to 3, a conventional ESD protection device using a bipolar transistor will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. FIG. 2 is a plan view showing a structure of a conventional ESD protection element. FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of an ESD protection element according to the prior art.

図1を参照して、従来技術によるESD保護素子は、Z軸方向下層からP型基板101(P−sub)、N型埋め込み層102(NBL)が形成され、そのZ軸方向上層にNコレクタ領域103及びN型引き出し領域105が形成される。Nコレクタ領域103のZ軸方向上層にベース領域として機能するPベース領域104が形成される。Pベース領域104上にはベース端子B20として機能する高濃度P型拡散層87(以下、Pベース拡散層87と称す)及びコンタクト84と、エミッタ端子E10として機能する高濃度N型拡散層88(以下、Nエミッタ拡散層88と称す)及びコンタクト85とが設けられている。又、N型引き出し領域105上には、コレクタ端子C10として機能する高濃度N型拡散層89(以下、Nコレクタ拡散層89と称す)及びコンタクト86が設けられている。Pベース拡散層87、Nエミッタ拡散層88、Nコレクタ拡散層89のそれぞれの間は、素子分離領域106によって分離されている。 Referring to FIG. 1, ESD protection device according to the prior art, P-type substrate 101 in the Z-axis direction lower (P-sub), N-type buried layer 102 (NBL) is formed, N in the Z-axis direction upper - A collector region 103 and an N-type lead region 105 are formed. A P base region 104 that functions as a base region is formed in an upper layer in the Z-axis direction of the N collector region 103. On the P base region 104, a high concentration P type diffusion layer 87 (hereinafter referred to as P + base diffusion layer 87) and a contact 84 functioning as a base terminal B20, and a high concentration N type diffusion layer functioning as an emitter terminal E10. 88 (hereinafter referred to as an N + emitter diffusion layer 88) and a contact 85 are provided. On the N-type extraction region 105, a high-concentration N-type diffusion layer 89 (hereinafter referred to as N + collector diffusion layer 89) and a contact 86 functioning as the collector terminal C10 are provided. The P + base diffusion layer 87, the N + emitter diffusion layer 88, and the N + collector diffusion layer 89 are separated by the element isolation region 106.

図2を参照して、Pベース拡散層87はベース幅W方向(Y軸方向)に複数設けられたコンタクト84を介して、接地された金属配線81に接続される。又、Nエミッタ拡散層88はベース幅W方向(Y軸方向)に複数設けられたコンタクト85を介して、接地された金属配線81に接続される。同様に、Nコレクタ拡散層89はベース幅W方向(Y軸方向)に複数設けられたコンタクト86及び金属配線82を介してパッド(Pad)に接続される。パッドは、図示しない内部回路に接続されている。 Referring to FIG. 2, P + base diffusion layer 87 is connected to grounded metal wiring 81 through a plurality of contacts 84 provided in the base width W direction (Y-axis direction). The N + emitter diffusion layer 88 is connected to the grounded metal wiring 81 through a plurality of contacts 85 provided in the base width W direction (Y-axis direction). Similarly, the N + collector diffusion layer 89 is connected to a pad (Pad) via a plurality of contacts 86 and metal wirings 82 provided in the base width W direction (Y-axis direction). The pad is connected to an internal circuit (not shown).

図1から図3を参照して、ベースとして機能するP型ウェル104において、Nエミッタ拡散層88の直下の領域をベース領域B10とする。当初、ESDによる高電圧がパッドに印加されると、ベース領域B10とコレクタ端子C10との間のジャンクションでブレークダウンが起き、ジャンクション付近で発生したホールがベース端子B20に流れ、ジャンクション付近で発生した電子がコレクタ端子C10に流れる。この際、ベース領域B10とベース端子B20との間の寄生抵抗Rによる電圧降下によって、ベース領域B10の電圧(ベース電位)が上昇する。ベース電位が上昇すると、エミッタ端子E10とベース領域B10との間に形成されたダイオードがオン状態となり、ESDによるサージ電流がコレクタ端子C10とエミッタ端子E10との間に流れ始める。これにより、ESDによるサージ電流が内部回路に流れることを防止することができる。 Referring to FIGS. 1 to 3, in P-type well 104 functioning as a base, a region immediately below N + emitter diffusion layer 88 is defined as base region B10. Initially, when a high voltage due to ESD is applied to the pad, breakdown occurs at the junction between the base region B10 and the collector terminal C10, and holes generated near the junction flow to the base terminal B20 and are generated near the junction. Electrons flow to the collector terminal C10. At this time, the voltage drop due to the parasitic resistance R B between the base region B10 and the base terminal B20, the voltage of the base region B10 (base potential) increases. When the base potential rises, the diode formed between the emitter terminal E10 and the base region B10 is turned on, and a surge current due to ESD starts to flow between the collector terminal C10 and the emitter terminal E10. Thereby, it is possible to prevent a surge current due to ESD from flowing to the internal circuit.

ESDサージ電流が、バイポーラトランジスタのコレクタ端子C10からエミッタ端子E10に流れる際、ジャンクションブレークダウン領域(コレクタとベースとの接合領域付近、又はコレクタの埋め込み層とベースの境界付近)に生じる空乏層に存在する電界や、エミッタ端子E10から空乏層に流れ込む電子による電流によって発熱し、電流経路の温度が上昇する。一方、コンタクト85、86は、ベース幅W方向(図2に示すY軸方向)に複数配置されているため、コレクタ−エミッタ間の電流経路は複数存在する。この複数の電流経路の電流量は均一ではなくベース幅W方向(Y軸方向)に対してばらつきがある。すなわち、コレクタ−エミッタ間に流れるサージ電流が大きい領域と小さい領域が出現する。電流量が大きい領域は、電流量が小さい領域に比べて温度が高くなるため、キャリアが増加して抵抗が減少し、より大きな電流が流れるようになる。例えば、図2を参照して、電流量及び温度が局所的に上昇した領域には、他の領域よりも大きなサージ電流が流れてしまう。このように、局所的に電流が集中すると、その領域は素子破壊し易くなってしまい、ESD保護素子全体のESD耐量の低下の原因となる。   When an ESD surge current flows from the collector terminal C10 of the bipolar transistor to the emitter terminal E10, it exists in a depletion layer that occurs in the junction breakdown region (near the junction region between the collector and the base, or near the collector buried layer and the base boundary). Heat is generated by the electric field generated and current caused by electrons flowing from the emitter terminal E10 into the depletion layer, and the temperature of the current path rises. On the other hand, since a plurality of contacts 85 and 86 are arranged in the base width W direction (Y-axis direction shown in FIG. 2), there are a plurality of current paths between the collector and the emitter. The current amounts of the plurality of current paths are not uniform and vary in the base width W direction (Y-axis direction). That is, a region where a surge current flowing between the collector and the emitter is large and a region where the surge current is small appear. In a region where the amount of current is large, the temperature is higher than that in a region where the amount of current is small, so that carriers increase and resistance decreases, and a larger current flows. For example, referring to FIG. 2, a surge current larger than that in other regions flows in a region where the amount of current and the temperature rise locally. As described above, when the current is locally concentrated, the region easily breaks down and causes a reduction in the ESD resistance of the entire ESD protection device.

以上のように、従来技術によるESD保護素子は、ベース幅W方向(Y軸方向)における電流密度のゆらぎに起因する電流集中(熱暴走)によって素子破壊が起こるため、ESD耐量が低下していた。   As described above, the ESD protection element according to the prior art has a reduced ESD tolerance because the element breakdown occurs due to current concentration (thermal runaway) caused by current density fluctuation in the base width W direction (Y-axis direction). .

以下に、[発明を実施するための形態]で使用される番号・符号を括弧付きで用いて、[課題を解決するための手段]を説明する。この番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための形態]の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。   [Means for Solving the Problems] will be described below by using the numbers and symbols used in [Mode for Carrying Out the Invention] in parentheses. The numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of [Mode for Carrying Out the Invention]. [Claims] It should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in.

本発明によるESD(Electrostatic Discharge)保護素子は、バイポーラトランジスタを用いたESD保護素子である。バイポーラトランジスタは、第1端子(Pad)に接続されるコレクタ拡散層(7)とエミッタ端子とを備えるバイポーラトランジスタと、第2端子(GND)からエミッタ拡散層(4)を介してコレクタ拡散層(7)に至る複数の電流経路上のそれぞれに設けられた電流制御抵抗(11)とを具備する。   The ESD (Electrostatic Discharge) protection element according to the present invention is an ESD protection element using a bipolar transistor. The bipolar transistor includes a collector diffusion layer (7) connected to the first terminal (Pad) and an emitter terminal, and a collector diffusion layer (from the second terminal (GND) through the emitter diffusion layer (4)). 7) and a current control resistor (11) provided on each of the plurality of current paths.

このように、エミッタ拡散層(4)とESDサージが印加される第2端子との間の電流経路は分離され、それぞれの経路上に電流制御抵抗(11)が配置されている。これにより、エミッタ拡散層(4)に流れ込むサージ電流の電流密度のゆらぎに起因する電流集中は抑制され、従来技術で低下していたESD耐量は向上する。   In this way, the current path between the emitter diffusion layer (4) and the second terminal to which the ESD surge is applied is separated, and the current control resistor (11) is disposed on each path. As a result, current concentration caused by fluctuations in the current density of the surge current flowing into the emitter diffusion layer (4) is suppressed, and the ESD tolerance that has been reduced in the prior art is improved.

本発明によるESD保護素子によれば、ESD耐量を向上することができる。   According to the ESD protection element of the present invention, the ESD tolerance can be improved.

図1は、従来技術によるESD保護素子の構造を示す図2におけるA−A’断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 図2は、従来技術によるESD保護素子の構造を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a structure of a conventional ESD protection element. 図3は、従来技術によるESD保護素子の等価回路を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of an ESD protection element according to the prior art. 図4は、本発明によるESD保護素子の第1の実施の形態における構造を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the first embodiment of the present invention. 図5は、本発明によるESD保護素子の第1の実施の形態における構造を示す図4におけるB−B’断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ in FIG. 4 showing the structure of the ESD protection element according to the first embodiment of the present invention. 図6は、本発明によるESD保護素子の第1の実施の形態における等価回路を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an equivalent circuit in the first embodiment of the ESD protection element according to the present invention. 図7は、本発明によるESD保護素子の第2の実施の形態における構造を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the second embodiment of the present invention. 図8は、本発明によるESD保護素子の第2の実施の形態における構造を示す図7におけるC−C’断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ in FIG. 7 showing the structure of the ESD protection element according to the second embodiment of the present invention. 図9は、本発明によるESD保護素子の第2の実施の形態における等価回路を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit in the second embodiment of the ESD protection element according to the present invention. 図10は、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態における構造を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the third embodiment of the present invention. 図11は、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態における構造を示す図10におけるD−D’断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line D-D ′ in FIG. 10 showing the structure of the ESD protection element according to the third embodiment of the present invention. 図12は、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態における等価回路を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an equivalent circuit in the third embodiment of the ESD protection element according to the present invention. 図13は、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態における構造の変形例を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a modification of the structure of the ESD protection element according to the third embodiment of the present invention. 図14は、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態における構造の変形例を示す図13におけるE−E’断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line E-E ′ in FIG. 13 showing a modification of the structure of the ESD protection element according to the third embodiment of the present invention. 図15は、本発明によるESD保護素子の第4の実施の形態における構造を示す平面図である。FIG. 15 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the fourth embodiment of the present invention. 図16は、本発明によるESD保護素子の第4の実施の形態における構造を示す図15におけるH−H’断面図である。16 is a cross-sectional view taken along the line H-H ′ in FIG. 15 showing the structure of the ESD protection element according to the fourth embodiment of the present invention. 図17は、本発明によるESD保護素子の第4から第7の実施の形態における等価回路を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an equivalent circuit in the fourth to seventh embodiments of the ESD protection element according to the present invention. 図18は、本発明によるESD保護素子の第5の実施の形態における構造を示す平面図である。FIG. 18 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the fifth embodiment of the present invention. 図19は、本発明によるESD保護素子の第5の実施の形態における構造を示す図18におけるI−I’断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line I-I ′ in FIG. 18 showing the structure of the ESD protection element according to the fifth embodiment of the present invention. 図20は、本発明によるESD保護素子の第6の実施の形態における構造を示す平面図である。FIG. 20 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the sixth embodiment of the present invention. 図21は、本発明によるESD保護素子の第6の実施の形態における構造を示す図20におけるJ−J’断面図である。21 is a cross-sectional view taken along the line J-J ′ in FIG. 20 showing the structure of the ESD protection element according to the sixth embodiment of the present invention. 図22は、本発明によるESD保護素子の第7の実施の形態における構造を示す平面図である。FIG. 22 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the seventh embodiment of the present invention. 図23は、本発明によるESD保護素子の第7の実施の形態の変形例を示す平面図である。FIG. 23 is a plan view showing a modification of the seventh embodiment of the ESD protection element according to the present invention. 図24は、本発明によるESD保護素子の第4の実施の形態における構成の変形例を示す平面図である。FIG. 24 is a plan view showing a modified example of the configuration of the ESD protection element according to the fourth embodiment of the present invention. 図25は、本発明によるESD保護素子の第8の実施の形態における構造を示す断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view showing the structure of the ESD protection element according to the eighth embodiment of the present invention. 図26は、本発明によるESD保護素子の第9の実施の形態における構造を示す断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view showing the structure of the ESD protection element according to the ninth embodiment of the present invention. 図27は、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態の変形例における構造を示す平面図である。FIG. 27 is a plan view showing the structure of a modified example of the third embodiment of the ESD protection element according to the present invention. 図28は、図27に示すESD保護素子の変形例における構造を示す平面図である。FIG. 28 is a plan view showing the structure of a variation of the ESD protection element shown in FIG. 図29は、図28におけるI−I’断面図である。29 is a cross-sectional view taken along the line I-I ′ in FIG. 28. 図30は、第3の実施の形態の他の変形例おける構造を示す平面図である。FIG. 30 is a plan view showing a structure in another modification of the third embodiment.

以下、添付図面を参照して、本発明によるESD保護素子の実施の形態を説明する。本実施の形態では、図示しない内部回路に対するESD破壊を防止するためのバイポーラトランジスタを利用したESD保護素子について説明する。   Hereinafter, an embodiment of an ESD protection element according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, an ESD protection element using a bipolar transistor for preventing ESD damage to an internal circuit (not shown) will be described.

1.第1の実施の形態
図4から図6を参照して、本発明によるESD保護素子の第1の実施の形態における構成及び動作を説明する。図4は、本発明によるESD保護素子の第1の実施の形態における構造を示す平面図である。図5は、本発明によるESD保護素子の第1の実施の形態における構造を示す図4におけるB−B’断面図である。図6は、本発明によるESD保護素子の第1の実施の形態における等価回路を示す図である。
1. First Embodiment With reference to FIGS. 4 to 6, the configuration and operation of an ESD protection element according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the first embodiment of the present invention. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 4 showing the structure of the ESD protection element according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing an equivalent circuit in the first embodiment of the ESD protection element according to the present invention.

図4を参照して、第1の実施の形態におけるESD保護素子は、バイポーラトランジスタのベースとして機能する高濃度P型拡散層1(以下、Pベース拡散層1と称す)と、エミッタとして機能する高濃度N型拡散層4(以下、Nエミッタ拡散層4と称す)と、コレクタとして機能するN拡散層7(以下、Nコレクタ拡散層7と称す)を備える。 Referring to FIG. 4, the ESD protection element in the first embodiment functions as a high-concentration P-type diffusion layer 1 (hereinafter referred to as P + base diffusion layer 1) that functions as a base of a bipolar transistor, and as an emitter. High concentration N type diffusion layer 4 (hereinafter referred to as N + emitter diffusion layer 4) and N + diffusion layer 7 (hereinafter referred to as N + collector diffusion layer 7) functioning as a collector.

ベース拡散層1は、ベース幅W方向(Y軸方向)に沿って設けられた複数のコンタクト2を介して、共通の金属配線3に接続される。金属配線3は抵抗R2を介して電源(GND)に接続されている。これにより、複数のコンタクト2は、共通の抵抗R2を介して接地されたベース端子B1として機能する。 The P + base diffusion layer 1 is connected to a common metal wiring 3 through a plurality of contacts 2 provided along the base width W direction (Y-axis direction). The metal wiring 3 is connected to a power supply (GND) via a resistor R2. Thereby, the plurality of contacts 2 function as the base terminal B1 grounded via the common resistor R2.

エミッタ拡散層4は、ベース幅W方向(Y軸方向)に沿って設けられた複数のコンタクト5を介して複数の金属配線6に接続される。複数の金属配線6は、複数のコンタクト10を介して複数の電流制御抵抗11(R11〜R1n)の一端に接続される。複数の電流制御抵抗11(R11〜R1n)の他端は、複数のコンタクト12を介して共通の金属配線13に接続される。金属配線13は電源(GND)に接続されている。これにより、複数のコンタクト5は、それぞれが異なる電流制御抵抗11(R11〜R1n)を介して接地されたエミッタ端子E11〜E1nとして機能する。電流制御抵抗11は、例えばポリシリコンや拡散層を利用することが好適である。 The N + emitter diffusion layer 4 is connected to a plurality of metal wirings 6 via a plurality of contacts 5 provided along the base width W direction (Y-axis direction). The plurality of metal wirings 6 are connected to one end of a plurality of current control resistors 11 (R11 to R1n) via a plurality of contacts 10. The other ends of the plurality of current control resistors 11 (R11 to R1n) are connected to a common metal wiring 13 through a plurality of contacts 12. The metal wiring 13 is connected to a power source (GND). Thus, the plurality of contacts 5 function as emitter terminals E11 to E1n that are grounded via different current control resistors 11 (R11 to R1n). The current control resistor 11 is preferably made of, for example, polysilicon or a diffusion layer.

コレクタ拡散層7は、ベース幅W方向(Y軸方向)に沿って設けられた複数のコンタクト8及び金属配線9を介して、パッド(Pad)に接続される。パッドは、図示しない内部回路に接続されている。これにより、複数のコンタクト8は、パッドに共通接続されたコレクタ端子C1として機能する。 The N + collector diffusion layer 7 is connected to a pad (Pad) via a plurality of contacts 8 and a metal wiring 9 provided along the base width W direction (Y-axis direction). The pad is connected to an internal circuit (not shown). Thereby, the plurality of contacts 8 function as collector terminals C1 commonly connected to the pads.

第1の実施の形態におけるPベース拡散層1及びNエミッタ拡散層4のそれぞれは、ベース幅W方向(Y軸方向)に連続して形成されている。 Each of the P + base diffusion layer 1 and the N + emitter diffusion layer 4 in the first embodiment is continuously formed in the base width W direction (Y-axis direction).

図5は、図4に示されたESD素子のB−B’における断面構造を示す図である。ただし、図5では、配線層の構造は省略されている。図5を参照して、第1の実施の形態におけるESD保護素子は、Z軸方向下層から順にP型基板201(P−sub)、N型埋め込み層202が形成され、そのN型埋め込み層202上にN型引き出し領域205、206、及びNコレクタ領域203が形成される。Nコレクタ領域203は、N型引き出し領域205とN型引き出し領域206との間に形成され、そのZ軸方向上層にベース領域として機能するPベース領域204が形成される。 FIG. 5 is a view showing a cross-sectional structure taken along the line BB ′ of the ESD element shown in FIG. However, in FIG. 5, the structure of the wiring layer is omitted. Referring to FIG. 5, in the ESD protection element in the first embodiment, a P-type substrate 201 (P-sub) and an N-type buried layer 202 are formed in order from the lower layer in the Z-axis direction, and the N-type buried layer 202 is formed. N-type extraction regions 205 and 206 and an N collector region 203 are formed thereon. The N collector region 203 is formed between the N-type extraction region 205 and the N-type extraction region 206, and a P base region 204 that functions as a base region is formed in an upper layer in the Z-axis direction.

ベース領域204上にはベース端子B1として機能するPベース拡散層1及びコンタクト2と、エミッタ端子E1iとして機能する高濃度N型拡散層4(以下、Nエミッタ拡散層4と称す)及びコンタクト5とが設けられている。又、N型引き出し領域205上には、コレクタ端子C1として機能する高濃度N型拡散層7(以下、Nコレクタ拡散層7と称す)及びコンタクト8が設けられている。更に、N型引き出し領域206上には、高濃度N型拡散層207が設けられている。N拡散層207、Pベース拡散層1、Nエミッタ拡散層4、Nコレクタ拡散層7のそれぞれの間は、素子分離領域208(例えば酸化絶縁膜)によって分離されている。 On the P base region 204, a P + base diffusion layer 1 and a contact 2 functioning as a base terminal B1, and a high-concentration N-type diffusion layer 4 functioning as an emitter terminal E1i (hereinafter referred to as N + emitter diffusion layer 4). And a contact 5 are provided. On the N-type lead region 205, a high-concentration N-type diffusion layer 7 (hereinafter referred to as N + collector diffusion layer 7) and a contact 8 functioning as the collector terminal C1 are provided. Further, a high concentration N-type diffusion layer 207 is provided on the N-type extraction region 206. The N + diffusion layer 207, the P + base diffusion layer 1, the N + emitter diffusion layer 4, and the N + collector diffusion layer 7 are separated by an element isolation region 208 (for example, an oxide insulating film).

ベース端子B1は、同じPベース拡散層1上に設けられた他のベース端子B1(Pベース拡散層1及びコンタクト2)とともに、共通の金属配線3を介して抵抗R2に接続される。同様に、コレクタ端子C1は、同じN型引き出し領域205上に設けられた他のコレクタ端子C1(Nコレクタ拡散層7及びコンタクト8)とともに、共通の金属配線9を介してパッドに接続される。一方、エミッタ端子E1iは、同じPベース拡散層1上に設けられた他のエミッタ端子(Nエミッタ拡散層4及びコンタクト5)とは異なる金属配線6及び電流制御抵抗11に接続される。 The base terminal B1 is connected to the resistor R2 through the common metal wiring 3 together with other base terminals B1 (P + base diffusion layer 1 and contact 2) provided on the same P + base diffusion layer 1. Similarly, the collector terminal C1 is connected to the pad via the common metal wiring 9 together with other collector terminals C1 (N + collector diffusion layer 7 and contact 8) provided on the same N-type lead region 205. . On the other hand, the emitter terminal E1i is connected to a metal wiring 6 and a current control resistor 11 which are different from other emitter terminals (N + emitter diffusion layer 4 and contact 5) provided on the same P + base diffusion layer 1.

又、パッド(Pad)に高電圧が印加され、Pベース領域204とNコレクタ領域203との接合部分がブレークダウンした場合、ブレークダウンにより発生したホール電流が、エミッタ端子E1iの直下のベース領域(ベース領域B2i)に流れ込み、コンタクト2を介して電源(GND)へと流れ出す。この際、ベース領域B2iからPベース拡散層1(ベース端子B1i)に至るベース領域(Pベース領域204)の抵抗成分(抵抗Rbi)が、ベース電位(ベース領域B2iの電圧)を引き上げるための抵抗として機能する。 When a high voltage is applied to the pad (Pad) and the junction between the P base region 204 and the N collector region 203 breaks down, the hole current generated by the breakdown is reduced to the base immediately below the emitter terminal E1i. It flows into the region (base region B2i) and flows out to the power source (GND) via the contact 2. At this time, the resistance component (resistance Rbi) of the base region (P base region 204) extending from the base region B2i to the P + base diffusion layer 1 (base terminal B1i) raises the base potential (voltage of the base region B2i). Acts as a resistance.

図6は本実施例の等価回路である。図6の等価回路では、本実施例の動作の説明を適切行うために、ESD保護素子を複数のバイポーラトランジスタから構成されるものとして記載した。図6を参照して説明すると、第1の実施の形態におけるESD保護素子は、エミッタ端子E11〜E1n、ベース領域B21〜B2n、コレクタ端子C11〜C1nを有する複数のNPNバイポーラトランスタで構成される。   FIG. 6 is an equivalent circuit of this embodiment. In the equivalent circuit of FIG. 6, the ESD protection element is described as being composed of a plurality of bipolar transistors in order to appropriately explain the operation of this embodiment. Referring to FIG. 6, the ESD protection element in the first embodiment is composed of a plurality of NPN bipolar transformers having emitter terminals E11 to E1n, base regions B21 to B2n, and collector terminals C11 to C1n. .

図4及び図6を参照して、エミッタ端子E11〜E1nは、共通のNエミッタ拡散層領域上に配置されており、拡散層抵抗で繋がっている。このため、エミッタ端子E11〜E1nのそれぞれの間には、Nエミッタ拡散層4による抵抗RLe1〜RLenが形成される。同様に、エミッタ端子E11〜E1nの直下の領域であるベース領域B21〜B2nのそれぞれの間には、Pベース領域204による抵抗RLb1〜RLbnが形成される。又、コレクタ端子C11〜C1nは、共通のN型埋め込み層202、N型引き出し領域205、206で接続されている。このため、コレクタ端子C11〜C1nのそれぞれの間は、N型埋め込み層202、N型引き出し領域205、206による抵抗RLC1〜RLCnが形成される。更に、ベース領域B21〜B2nと、それぞれに直近のベース端子B11〜B1nとの間にはPベース領域204による抵抗Rb1〜Rbnが形成される。 Referring to FIGS. 4 and 6, emitter terminals E11 to E1n are arranged on a common N + emitter diffusion layer region and are connected by a diffusion layer resistance. Therefore, resistors RLe1 to RLen are formed by the N + emitter diffusion layer 4 between the emitter terminals E11 to E1n. Similarly, resistors RLb1 to RLbn are formed by the P base region 204 between the base regions B21 to B2n which are regions immediately below the emitter terminals E11 to E1n. The collector terminals C11 to C1n are connected by a common N-type buried layer 202 and N-type lead-out regions 205 and 206. Therefore, resistors RLC1 to RLCn are formed by the N-type buried layer 202 and the N-type lead regions 205 and 206 between the collector terminals C11 to C1n. Further, resistors Rb1 to Rbn are formed by the P base region 204 between the base regions B21 to B2n and the nearest base terminals B11 to B1n, respectively.

上述のように複数のトランジスタは、抵抗RLC1〜RLCn、抵抗RLb1〜RLbn、抵抗RLe1〜RLenによって相互に分離されている。これにより、複数のトランジスタを流れるサージ電流の電流経路は相互に分離される。又、エミッタ端子E11〜E1nのそれぞれには、電流調整抵抗R11〜R1nが接続されている。以上のことから、電源(GND)から流れ込む電子による電流(サージ電流)は、電流調整抵抗R11〜R1nに分散して流れるため、特定のエミッタ端子E1iに対する電流集中を回避することができる。   As described above, the plurality of transistors are separated from each other by the resistors RLC1 to RLCn, the resistors RLb1 to RLbn, and the resistors RLe1 to RLen. Thereby, current paths of surge currents flowing through the plurality of transistors are separated from each other. Further, current adjustment resistors R11 to R1n are connected to the emitter terminals E11 to E1n, respectively. From the above, since the current (surge current) due to electrons flowing from the power supply (GND) flows in a distributed manner in the current adjustment resistors R11 to R1n, current concentration on the specific emitter terminal E1i can be avoided.

次に、第1の実施の形態におけるESD保護素子の動作を説明する。   Next, the operation of the ESD protection element in the first embodiment will be described.

当初、ESDによる高電圧パルスがパッドに印加されると、Nコレクタ拡散層7及びN型引き出し領域205の電位が急激に上昇する。この際、Pベース領域204とNコレクタ領域203との接合部分がブレークダウンし、ブレークダウンで発生したホール電流がコレクタ端子C11〜C1nからベース端子B11〜B1n及び抵抗R2を介して電源(ここではGND)に流れる。そして、抵抗R2及び抵抗Rb1〜Rbnによる電圧降下により、ベース領域B21〜B2nの電圧(ベース電位)が上昇する。ベース電位が上昇すると、Nエミッタ拡散層4とPベース領域204との間に形成されたダイオードがオン状態となり、電子がエミッタ端子E1i〜E1n、コレクタ端子C11〜C1n、及び電流制御抵抗11(R1i〜R1n)を介して、電源(GND)とパッド(Pad)との間に流れることにより、ESDによる電流(サージ電流)が流れ始める。これにより、ESDによるサージ電流が内部回路に流れることを防止することができる。 Initially, when a high voltage pulse due to ESD is applied to the pad, the potentials of the N + collector diffusion layer 7 and the N-type extraction region 205 rapidly increase. At this time, the junction between the P base region 204 and the N collector region 203 breaks down, and the hole current generated by the breakdown is supplied from the collector terminals C11 to C1n through the base terminals B11 to B1n and the resistor R2. Here, it flows to GND). Then, the voltage (base potential) of the base regions B21 to B2n increases due to the voltage drop due to the resistor R2 and the resistors Rb1 to Rbn. When the base potential rises, the diode formed between the N + emitter diffusion layer 4 and the P base region 204 is turned on, and electrons are emitted from the emitter terminals E1i to E1n, the collector terminals C11 to C1n, and the current control resistor 11. By flowing between the power supply (GND) and the pad (Pad) via (R1i to R1n), a current (surge current) due to ESD starts to flow. Thereby, it is possible to prevent a surge current due to ESD from flowing to the internal circuit.

ESDサージ電流がバイポーラトランジスタのコレクタ端子C11〜C1nからエミッタ端子E1iに流れる際、ジャンクションブレークダウン領域(Pベース領域204とコレクタ側のNコレクタ領域203との境界付近)に生じる空乏層に存在する電界と、エミッタ端子E1iから空乏層に流れ込む電子電流によって発熱し、電流経路(特に電界の高い空乏層領域)の温度が上昇する。一方、従来と同様にコンタクト5、8は、ベース幅W方向(Y軸方向)に複数配置されているため、コレクタ−エミッタ間の電流経路は複数存在する。一般的には、この複数の電流経路のそれぞれの電流量は均一であるという保障はなくベース幅W方向(Y軸方向)に対してばらつきがある。 When an ESD surge current flows from the collector terminals C11 to C1n of the bipolar transistor to the emitter terminal E1i, it exists in a depletion layer generated in the junction breakdown region (near the boundary between the P - base region 204 and the collector-side N - collector region 203). Generated and the electron current flowing from the emitter terminal E1i into the depletion layer generates heat, and the temperature of the current path (especially the depletion layer region having a high electric field) rises. On the other hand, since the contacts 5 and 8 are arranged in the base width W direction (Y-axis direction) as in the conventional case, there are a plurality of current paths between the collector and the emitter. In general, there is no guarantee that the current amount of each of the plurality of current paths is uniform, and there is variation in the base width W direction (Y-axis direction).

本発明では、エミッタ端子E11〜E1nを形成するコンタクト5から、電源(GND)に至る電流経路は、複数の金属配線6によって分離しており、それぞれの経路上に電流制御抵抗11が存在する。このため、エミッタからコレクタ端子C11〜C1nに流れる電流が局所的に増大(集中)することを抑制することができる。本発明では、電流制御抵抗11(R11〜R1n)による電圧降下によって、エミッタ端子E11〜E1nとコレクタ端子C11〜C1nとの間の電流は抑制されるため、電流が集中したコレクタ−エミッタ間の電流量も抑制される。例えば、コレクタ端子C11〜C1nからエミッタ端子E1iへのサージ電流が集中した場合、エミッタ端子E1iとコレクタ端子C11〜C1nとの間の電流量は局所的に増大するが、電流制御抵抗R1iによる電圧降下によって、その電流量は抑制される。これにともない、コレクタ端子C11〜C1nから流れ込む電流は、電流制御抵抗R1iがなければ電流の集中が起きるはずであったエミッタ端子E1iと異なる他のエミッタ端子を介して、コレクタ端子C11〜C1nに流れはじめる。この結果、コレクタ端子C11〜C1nとエミッタE11〜E1nのそれぞれの間に流れる電流量は、均一化される。   In the present invention, the current path from the contact 5 forming the emitter terminals E11 to E1n to the power supply (GND) is separated by the plurality of metal wirings 6, and the current control resistor 11 exists on each path. For this reason, local increase (concentration) of the current flowing from the emitter to the collector terminals C11 to C1n can be suppressed. In the present invention, the current between the emitter terminals E11 to E1n and the collector terminals C11 to C1n is suppressed by the voltage drop caused by the current control resistor 11 (R11 to R1n). The amount is also suppressed. For example, when the surge current from the collector terminals C11 to C1n to the emitter terminal E1i is concentrated, the amount of current between the emitter terminal E1i and the collector terminals C11 to C1n increases locally, but the voltage drop due to the current control resistor R1i Therefore, the amount of current is suppressed. Accordingly, the current flowing from the collector terminals C11 to C1n flows to the collector terminals C11 to C1n via another emitter terminal different from the emitter terminal E1i where the current concentration should have occurred without the current control resistor R1i. Start. As a result, the amount of current flowing between the collector terminals C11 to C1n and the emitters E11 to E1n is made uniform.

以上のように、本発明では、複数のエミッタ端子E11〜E1nのそれぞれと電源(GND)との間の電流経路を分離し、それぞれの経路上に電流制御抵抗R11を配置している。これにより、ベース幅W方向(Y軸方向)における電流密度のゆらぎに起因する電流集中が抑制され、従来技術で低下していたESD耐量を向上させることができる。   As described above, in the present invention, the current paths between each of the plurality of emitter terminals E11 to E1n and the power supply (GND) are separated, and the current control resistor R11 is disposed on each path. Thereby, the current concentration resulting from the fluctuation of the current density in the base width W direction (Y-axis direction) is suppressed, and the ESD tolerance that has been reduced in the prior art can be improved.

2.第2の実施の形態
第1の実施の形態におけるESD保護素子のベース端子は、外部に設けられた抵抗R2を介して接地されていたが、第2の実施の形態におけるESD保護素子のベース端子は、電流制御抵抗R11〜R1nを介して接地される。以下では、第1の実施の形態と異なる構成及び動作について第2の実施の形態におけるESD保護素子について説明する。
2. Second Embodiment Although the base terminal of the ESD protection element in the first embodiment is grounded via the resistor R2 provided outside, the base terminal of the ESD protection element in the second embodiment Are grounded via current control resistors R11 to R1n. Below, the ESD protection element in 2nd Embodiment is demonstrated about a structure and operation | movement different from 1st Embodiment.

図7から図9を参照して、本発明によるESD保護素子の第2の実施の形態における構成及び動作を説明する。図7は、本発明によるESD保護素子の第2の実施の形態における構造を示す平面図である。図8は、本発明によるESD保護素子の第2の実施の形態における構造を示す図7におけるC−C’断面図である。ただし、図8では、配線層の構造は省略されている。図9は、本発明によるESD保護素子の第2の実施の形態における等価回路を示す図である。   With reference to FIGS. 7 to 9, the configuration and operation of the ESD protection element according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ in FIG. 7 showing the structure of the ESD protection element according to the second embodiment of the present invention. However, in FIG. 8, the structure of the wiring layer is omitted. FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit in the second embodiment of the ESD protection element according to the present invention.

図7を参照して、Pベース拡散層1は、ベース幅W方向(Y軸方向)に沿って設けられた複数のコンタクト14を介して、複数の金属配線15に接続される。複数の金属配線15は、複数のコンタクト10を介して複数の電流制御抵抗11(R11〜R1n)の一端に接続される。複数の電流制御抵抗11(R11〜R1n)の他端は、複数のコンタクト12を介して共通の金属配線13に接続される。金属配線13は電源(GND)に接続されている。これにより、複数のコンタクト14は、それぞれが異なる電流制御抵抗11(R11〜R1n)を介して接地されたベース端子B11〜B1nとして機能する。 Referring to FIG. 7, P + base diffusion layer 1 is connected to a plurality of metal wirings 15 through a plurality of contacts 14 provided along the base width W direction (Y-axis direction). The plurality of metal wirings 15 are connected to one ends of the plurality of current control resistors 11 (R11 to R1n) through the plurality of contacts 10. The other ends of the plurality of current control resistors 11 (R11 to R1n) are connected to a common metal wiring 13 through a plurality of contacts 12. The metal wiring 13 is connected to a power source (GND). Thus, the plurality of contacts 14 function as base terminals B11 to B1n that are grounded via different current control resistors 11 (R11 to R1n).

エミッタ拡散層4は、ベース幅W方向(Y軸方向)に沿って設けられた複数のコンタクト5を介して複数の金属配線15に接続される。これにより、複数のコンタクト5は、それぞれが異なる電流制御抵抗11(R11〜R1n)を介して接地されたエミッタ端子E11〜E1nとして機能する。 The N + emitter diffusion layer 4 is connected to a plurality of metal wirings 15 via a plurality of contacts 5 provided along the base width W direction (Y-axis direction). Thus, the plurality of contacts 5 function as emitter terminals E11 to E1n that are grounded via different current control resistors 11 (R11 to R1n).

第2の実施の形態におけるPベース拡散層1及びNエミッタ拡散層4のそれぞれは、第1の実施の形態と同様にベース幅W方向(Y軸方向)に連続して形成されている。 Each of the P + base diffusion layer 1 and the N + emitter diffusion layer 4 in the second embodiment is formed continuously in the base width W direction (Y-axis direction) as in the first embodiment. .

図8は、図7に示されたESD素子のC−C’における断面構造を示す図である。図8を参照して、第2の実施の形態におけるESD保護素子は、Pベース領域204上にはベース端子B1iとして機能するPベース拡散層1及びコンタクト14と、エミッタ端子E1iとして機能するNエミッタ拡散層4及びコンタクト5とが設けられている。ベース端子B1iはエミッタ端子E1iとは、共通の金属配線15及び電流制御抵抗11(R1i)を介して電源(GND)に接続される。その他の構造は、第1の実施の形態と同様である。 FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure taken along the line CC ′ of the ESD element shown in FIG. Referring to FIG. 8, the ESD protection element according to the second embodiment functions as P + base diffusion layer 1 and contact 14 functioning as base terminal B1i and as emitter terminal E1i on P base region 204. An N + emitter diffusion layer 4 and a contact 5 are provided. The base terminal B1i and the emitter terminal E1i are connected to a power source (GND) through a common metal wiring 15 and a current control resistor 11 (R1i). Other structures are the same as those in the first embodiment.

以上のように、第2の実施の形態におけるESD素子では、ベース電位を引き上げる抵抗として、第1の実施の形態で示される抵抗R2を使用していない。第2の実施の形態では、バイポーラ動作させるための抵抗素子(抵抗R2)を必要としないため、回路面積を小さくすることができる。又、エミッタ端子E11〜E1nと電流制御抵抗R11〜R1nとを接続する配線は、ベースを接地するための配線として兼用されるため、更に回路面積を小さくすることができる。   As described above, in the ESD element in the second embodiment, the resistor R2 shown in the first embodiment is not used as a resistor for raising the base potential. In the second embodiment, since a resistance element (resistor R2) for performing a bipolar operation is not required, the circuit area can be reduced. In addition, since the wiring connecting the emitter terminals E11 to E1n and the current control resistors R11 to R1n is also used as a wiring for grounding the base, the circuit area can be further reduced.

以上のような構成により本実施の形態におけるESD保護素子は、図9に示される等価回路で表される。図9を参照して、第2の実施の形態では、ベース端子B11〜B1nとエミッタ端子E11〜1nは、それぞれ共通の電流調整抵抗R11〜R1nを介して電源(GND)に接続される。例えばベース端子B11とエミッタ端子E11は電流調整抵抗R11を介して接地される。その他の回路構成は、第1の実施の形態と同様であるので説明は省略する。   With the configuration as described above, the ESD protection element in the present embodiment is represented by an equivalent circuit shown in FIG. Referring to FIG. 9, in the second embodiment, base terminals B11 to B1n and emitter terminals E11 to 1n are connected to a power supply (GND) via common current adjustment resistors R11 to R1n, respectively. For example, the base terminal B11 and the emitter terminal E11 are grounded via the current adjustment resistor R11. Since other circuit configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof will be omitted.

次に、第2の実施の形態におけるESD保護素子の動作を説明する。   Next, the operation of the ESD protection element in the second embodiment will be described.

当初、ESDによる高電圧パルスがパッドに印加されると、Nコレクタ拡散層7及びN型引き出し領域205の電位が急激に上昇する。この際、Pベース領域204とNコレクタ領域203との接合部分がブレークダウンし、ブレークダウンで発生したホール電流がPベース領域204に流れ込み、ベース端子B1i〜B1n及び電流制御抵抗11(R1i〜R1n)を介して電源(ここではGND)に流れる。そして、抵抗Rb1〜Rbnによる電圧降下により、ベース端子B2i〜B2nの電圧(ベース電位)が上昇する。ベース電位が上昇すると、Nエミッタ拡散層4とPベース領域204との間に形成されたダイオードがオン状態となり、ESDによるサージ電流がエミッタ端子E11〜E1n、コレクタ端子C11〜C1n、及び電流制御抵抗11(R1i)を介して、電源(GND)とパッド(Pad)との間に流れ始める。これにより、ESDによるサージ電流が内部回路に流れることを防止することができる。 Initially, when a high voltage pulse due to ESD is applied to the pad, the potentials of the N + collector diffusion layer 7 and the N-type extraction region 205 rapidly increase. At this time, the junction between the P base region 204 and the N collector region 203 breaks down, and the hole current generated by the breakdown flows into the P base region 204, and the base terminals B 1 i to B 1 n and the current control resistor 11 ( R1i to R1n) flow to the power source (here, GND). And the voltage (base potential) of base terminal B2i-B2n rises by the voltage drop by resistance Rb1-Rbn. When the base potential rises, the diode formed between the N + emitter diffusion layer 4 and the P base region 204 is turned on, and surge currents caused by ESD cause emitter terminals E11 to E1n, collector terminals C11 to C1n, and current. It starts to flow between the power supply (GND) and the pad (Pad) via the control resistor 11 (R1i). Thereby, it is possible to prevent a surge current due to ESD from flowing to the internal circuit.

ベース端子B11〜B1n及びコレクタ端子C11〜C1nは、それぞれベース幅W方向(Y軸方向)に複数配置されているため、コレクタ−ベース間の電流経路となり得る領域は複数存在する。一方、プロセスのばらつきや3次元的なレイアウトの影響により、ブレークダウンは局所的に起こる場合がある。このため、ESDによるジャンクションブレークダウンは、局所的にあるいは広域的に発生する。ブレークダウンが局所的に発生したときと、広域的に発生したときのブレークダウンで発生した電流量を比較すると広域的に発生したときの電流の方が、局所的に発生した時の電流量より多くなる。このため、第1の実施の形態のようにベース端子B11〜B1nと電源(GND)との間の電流経路に抵抗Rb1〜Rbnに加えて共通の抵抗R2が存在する場合、ブレークダウンの発生領域によって抵抗R2を流れる電流量は変動し、結果としてブレークダウンの起こり方によりベース電位の上昇量が変動する。この場合、ブレークダウンの発生領域が小さいと、ベース電圧の上昇量は小さくなるため、抵抗R2を大きくしなければESD保護素子がバイポーラ動作を確実に行なうことができなくなる。   Since a plurality of base terminals B11 to B1n and collector terminals C11 to C1n are arranged in the base width W direction (Y-axis direction), there are a plurality of regions that can serve as a current path between the collector and the base. On the other hand, breakdown may occur locally due to process variations and three-dimensional layout effects. For this reason, junction breakdown due to ESD occurs locally or in a wide area. Comparing the amount of current generated in the breakdown when the breakdown occurs locally and in the wide area, the current when the breakdown occurs is more than the amount of current when the breakdown occurs locally Become more. For this reason, when there is a common resistor R2 in addition to the resistors Rb1 to Rbn in the current path between the base terminals B11 to B1n and the power supply (GND) as in the first embodiment, a breakdown occurrence region As a result, the amount of current flowing through the resistor R2 varies, and as a result, the amount of increase in the base potential varies depending on how breakdown occurs. In this case, if the breakdown generation region is small, the amount of increase in the base voltage is small. Therefore, unless the resistance R2 is increased, the ESD protection element cannot reliably perform the bipolar operation.

第2の実施の形態では、ブレークダウンが局所的に生じても、それによるベース電流は、ブレークダウンが生じた領域の近傍の抵抗Rb1〜Rbnと、その近傍のベース抵抗に金属配線15を介して接続される電流制御抵抗11を流れる。このため、ベース電流の電流密度が同等の場合には、ブレークダウンの範囲が広くても狭くてもベースの電位の上昇は同等のものになる。従って、第2の実施の形態におけるESD保護素子では、ブレークダウンの発生領域の大きさや位置に関わらず安定的にバイポーラ動作が行なわれるため、ベース電位を引き上げるために利用する電流制御抵抗11の大きさを大きくする必要がない。   In the second embodiment, even if breakdown occurs locally, the base current caused by the breakdown is caused by the resistors Rb1 to Rbn in the vicinity of the region where the breakdown occurs and the base resistance in the vicinity via the metal wiring 15. The current control resistor 11 connected. For this reason, when the current density of the base current is the same, the increase in the potential of the base is the same regardless of whether the breakdown range is wide or narrow. Therefore, in the ESD protection element according to the second embodiment, the bipolar operation is stably performed regardless of the size and position of the breakdown generation region. Therefore, the size of the current control resistor 11 used to raise the base potential is large. There is no need to increase the size.

ベース電位を引き上げてバイポーラ動作させるための抵抗値(ベース領域B21〜B2n〜電源(GND)間の抵抗値)を大きくすると、ベースに対してノイズ耐性が低下する場合がある。ここで、図5を参照して、ノイズによる動作不良が生じるメカニズムを説明する。コレクタ(N型埋め込み層202)とベース(Pベース領域204)と間に寄生のジャンクション容量(Ccb)があるため、コレクタにノイズが入ってきた場合、ノイズによる電流は、ジャンクション容量(Ccb)に流れ込み、ベースを通ってGNDまで流れる。このとき、ノイズによる電流は、ベース抵抗Rbi及び抵抗R2を通り、電圧降下を生じさせてベースB2iの電位(ベース電位)を変動させる。このときのベースB2iにおける電位の変動値は、(ノイズによる電流)×(R2+Rbi)となり、R2が大きくなるほど大きくなる。又、このときのベースB2iの電位(ベース電位)の変動が継続する時間は、(R2+Rbi)×Ccbで決まる時間となる。このときノイズによってベース電位がエミッタ電位より高い電位になる時間が、バイポーラトランジスタが動作するために必要な時間以上発生した場合、バイポーラトランジスタが導通してしまう。このようなノイズによるバイポーラ動作を避けるためには、抵抗R2の大きさを小さくして、電圧の伝わる時間の遅れを、バイポーラトランジスタの動作するために必要な時間やノイズの周波数から決まる所望の時間より小さくしなければならない。 When the resistance value for raising the base potential to perform a bipolar operation (the resistance value between the base regions B21 to B2n to the power supply (GND)) is increased, noise resistance may be reduced with respect to the base. Here, with reference to FIG. 5, a mechanism in which an operation failure due to noise occurs will be described. Since there is a parasitic junction capacitance (Ccb) between the collector (N-type buried layer 202) and the base (P - base region 204), when noise enters the collector, the current due to the noise is the junction capacitance (Ccb). Flows through the base to GND. At this time, the current due to the noise passes through the base resistor Rbi and the resistor R2, and causes a voltage drop to change the potential of the base B2i (base potential). The fluctuation value of the potential at the base B2i at this time is (current due to noise) × (R2 + Rbi), and increases as R2 increases. Further, the time during which the variation of the potential of the base B2i (base potential) at this time is determined by (R2 + Rbi) × Ccb. At this time, if the time for the base potential to become higher than the emitter potential due to noise is longer than the time necessary for the bipolar transistor to operate, the bipolar transistor becomes conductive. In order to avoid such bipolar operation due to noise, the size of the resistor R2 is reduced, and the delay of the voltage transmission time is a desired time determined from the time required for the operation of the bipolar transistor and the noise frequency. Must be smaller.

第2の実施の形態では、第1の実施の形態(図4、図5、図6)のESD保護素子が備えるベース−GND間の抵抗R2を配置する必要がないため、上述のようなノイズによるバイポーラ動作を回避することができる。すなわち、第2の実施の形態におけるESD保護素子によれば、ESD耐量のみならずノイズ耐性も向上される。   In the second embodiment, it is not necessary to arrange the base-GND resistor R2 included in the ESD protection element of the first embodiment (FIGS. 4, 5, and 6). Bipolar operation due to can be avoided. That is, according to the ESD protection element in the second embodiment, not only the ESD tolerance but also the noise tolerance is improved.

3.第3の実施の形態
図10から図12を参照して、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態を説明する。第1及び第2の実施の形態におけるESD保護素子では、Pベース拡散層1やNエミッタ拡散層4は、ベース幅W方向(Y軸方向)に連続して形成されている。一方、図10及び図11を参照して、第3の実施の形態おけるESD保護素子では、ベース端子を形成するPベース拡散層16やエミッタ端子を形成するNエミッタ拡散層17は、コンタクトが形成された領域毎に、ベース幅W方向(Y軸方向)に分割されて形成される。以下では、第2の実施の形態と異なる構成及び動作について第3の実施の形態におけるESD保護素子について説明する。
3. Third Embodiment With reference to FIGS. 10 to 12, a third embodiment of the ESD protection element according to the present invention will be described. In the ESD protection element according to the first and second embodiments, the P + base diffusion layer 1 and the N + emitter diffusion layer 4 are continuously formed in the base width W direction (Y-axis direction). On the other hand, referring to FIG. 10 and FIG. 11, in the ESD protection element in the third embodiment, the P + base diffusion layer 16 forming the base terminal and the N + emitter diffusion layer 17 forming the emitter terminal are in contact with each other. Each region in which is formed is divided in the base width W direction (Y-axis direction). Hereinafter, the ESD protection element in the third embodiment will be described with respect to the configuration and operation different from those of the second embodiment.

図10は、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態における構造を示す平面図である。図11は、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態における構造を示す図10におけるD−D’断面図である。ただし、図11では、配線層の構造は省略されている。図12は、第3の実施の形態におけるESD保護素子の等価回路を示す。   FIG. 10 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the third embodiment of the present invention. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line D-D ′ in FIG. 10 showing the structure of the ESD protection element according to the third embodiment of the present invention. However, in FIG. 11, the structure of the wiring layer is omitted. FIG. 12 shows an equivalent circuit of the ESD protection element in the third embodiment.

図10を参照して、第3の実施の形態におけるESD保護素子には、ベース幅W方向(Y軸方向)に配置された素子分離領域208によって分離された複数のPベース拡散層16と、複数のNエミッタ拡散層17が形成される。詳細には、図11を参照して、複数のNエミッタ拡散層17のそれぞれは、素子分離領域208によって分離され、複数のコンタクト5のそれぞれに対応してPベース領域204上に形成される。同様に、複数のPベース拡散層16のそれぞれは、素子分離領域208によって分離され、複数のコンタクト14のそれぞれに対応してPベース領域204上に形成される。その他の構造は、第2の実施の形態と同様である。 Referring to FIG. 10, the ESD protection element in the third embodiment includes a plurality of P + base diffusion layers 16 separated by element isolation regions 208 arranged in the base width W direction (Y-axis direction). A plurality of N + emitter diffusion layers 17 are formed. Specifically, referring to FIG. 11, each of the plurality of N + emitter diffusion layers 17 is separated by element isolation region 208 and formed on P base region 204 corresponding to each of the plurality of contacts 5. The Similarly, each of the plurality of P + base diffusion layers 16 is separated by the element isolation region 208 and formed on the P base region 204 corresponding to each of the plurality of contacts 14. Other structures are the same as those of the second embodiment.

本実施の形態におけるESD保護素子では、複数のコンタクト5、14及び金属配線15(サージ電流の電流経路)に対応した複数のPベース拡散層16及び複数のNエミッタ拡散層17が形成されている。複数のPベース拡散層16及びNエミッタ拡散層17はそれぞれベース幅W方向(Y軸方向)に分離しているため、サージ電流が分離されたNエミッタ拡散層17やPベース拡散層16を伝わって、一箇所に集中することはない。第2の実施の形態のようにPベース拡散層及びNエミッタ拡散層がベース幅W方向(Y軸方向)に分離していない場合、電流がNエミッタ拡散層17やPベース拡散層16を伝わって特定の箇所に電流が集中し、素子が破壊されることがある。しかし、本実施の形態では、素子分離領域208によって、電流経路となり得る領域が分離されているため、温度上昇の局所的な偏りや、その他の電流の集中を助長する要因が抑制されるため、特定箇所への電流の集中は抑制される。 In the ESD protection element in the present embodiment, a plurality of P + base diffusion layers 16 and a plurality of N + emitter diffusion layers 17 corresponding to the plurality of contacts 5 and 14 and the metal wiring 15 (current path of surge current) are formed. ing. Since the plurality of P + base diffusion layers 16 and N + emitter diffusion layers 17 are separated in the base width W direction (Y-axis direction), the N + emitter diffusion layer 17 and the P + base diffusion from which the surge current is separated are separated. It does not concentrate in one place through the layer 16. When the P + base diffusion layer and the N + emitter diffusion layer are not separated in the base width W direction (Y-axis direction) as in the second embodiment, the current flows to the N + emitter diffusion layer 17 and the P + base diffusion. The current may be concentrated at a specific location through the layer 16 and the device may be destroyed. However, in this embodiment, since the region that can be a current path is isolated by the element isolation region 208, local bias in temperature rise and other factors that promote current concentration are suppressed. Concentration of current at a specific location is suppressed.

以上のような構成により本実施の形態におけるESD保護素子は、図12に示される等価回路で表される。図12を参照して、第3の実施の形態では、図9に示すESD保護回路からエミッタ端子E11〜E1n間に形成された抵抗RLe1〜RLenが削除された形態の等価回路となる。その他の回路構成は、第2の実施の形態と同様であるので説明は省略する。   With the configuration as described above, the ESD protection element in the present embodiment is represented by an equivalent circuit shown in FIG. Referring to FIG. 12, the third embodiment is an equivalent circuit in which resistors RLe1 to RLen formed between emitter terminals E11 to E1n are deleted from the ESD protection circuit shown in FIG. Since other circuit configurations are the same as those of the second embodiment, description thereof will be omitted.

エミッタ端子E11〜E1nは相互に分離されているため、エミッタ端子間における電流の電流経路が遮断される。又、エミッタ端子E11〜E1nのそれぞれには、電流制御抵抗R11〜R1nが接続されている。このため、電源(GND)に流れ出す電流は、電流調整抵抗R11〜R1nに分散して流れ、サージ電流の集中を回避することができる。以上のことから、第3の実施の形態ではブレークダウン箇所に電流が集中することが第2の実施の形態よりも軽減され、ESD耐量が更に向上される。   Since the emitter terminals E11 to E1n are separated from each other, the current path of the current between the emitter terminals is cut off. Further, current control resistors R11 to R1n are connected to the emitter terminals E11 to E1n, respectively. For this reason, the current that flows out to the power supply (GND) flows in a distributed manner in the current adjustment resistors R11 to R1n, thereby avoiding the concentration of surge current. From the above, in the third embodiment, the concentration of current at the breakdown location is reduced as compared with the second embodiment, and the ESD tolerance is further improved.

図10及び図11に示すESD保護素子では、複数のPベース拡散層16や複数のNエミッタ拡散層17のそれぞれは、素子分離領域によって互いに分離しているが、図13及び図14に示すように、ポリシリコンゲート18によって分離されても良い。図13及び図14を参照して、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態における構成の変形例を説明する。図13は、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態における構造の変形例を示す平面図である。図14は、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態における構造の変形例を示す図13におけるE−E’断面図である。ただし、図14では、配線層の構造は省略されている。 In the ESD protection element shown in FIGS. 10 and 11, the plurality of P + base diffusion layers 16 and the plurality of N + emitter diffusion layers 17 are separated from each other by element isolation regions. As shown, it may be separated by a polysilicon gate 18. A modified example of the configuration of the ESD protection element according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a plan view showing a modification of the structure of the ESD protection element according to the third embodiment of the present invention. FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line EE ′ in FIG. 13 showing a modification of the structure of the ESD protection element according to the third embodiment of the present invention. However, in FIG. 14, the structure of the wiring layer is omitted.

図13及び図14を参照して、複数のNエミッタ拡散層17のそれぞれは、ポリシリコンゲート18によって分離され、複数のコンタクト5のそれぞれに対応してPベース領域204上に形成される。同様に、複数のPベース拡散層16のそれぞれは、ポリシリコンゲート18によって分離され、複数のコンタクト14のそれぞれに対応してPベース領域204上に形成される。ポリシリコンゲート18は、Nエミッタ拡散層17(又はP拡散層16)の間におけるPベース領域204上に形成された酸化絶縁膜19の上に形成される。 Referring to FIGS. 13 and 14, each of the plurality of N + emitter diffusion layers 17 is separated by polysilicon gate 18 and formed on P base region 204 corresponding to each of the plurality of contacts 5. . Similarly, each of the plurality of P + base diffusion layers 16 is separated by the polysilicon gate 18 and formed on the P base region 204 corresponding to each of the plurality of contacts 14. The polysilicon gate 18 is formed on the oxide insulating film 19 formed on the P base region 204 between the N + emitter diffusion layer 17 (or the P + diffusion layer 16).

本変形例では、ポリシリコンゲート18によって、電流経路となり得る領域が分離されているため、ブレークダウン箇所近傍の電流経路に、他の領域から流れ込むサージ電流量が少なくなる(あるいはなくなる)。このため、ブレークダウン箇所に電流が集中することが第2の実施の形態よりも軽減され、ESD耐量が更に向上される。   In the present modification, the region that can be a current path is separated by the polysilicon gate 18, so that the amount of surge current flowing from another region into the current path near the breakdown location is reduced (or eliminated). Therefore, the concentration of current at the breakdown location is reduced as compared with the second embodiment, and the ESD tolerance is further improved.

第3の実施の形態におけるESD保護素子では、バイポーラトランジスタが形成された領域の外部に設けられた電流制御抵抗R11〜R1nを用いてサージ電流の集中を回避していたが、電流制御抵抗R11〜R1nはバイポーラトランジスタが形成された領域に設けても良い。例えば、エミッタ−接地間の電流経路に沿った方向におけるエミッタ拡散層の幅を広くすることで、エミッタ拡散層又はエミッタ拡散層上に形成されたシリサイド膜による抵抗成分を電流制御抵抗R11として利用できる。以下、バイポーラトランジスタが形成された領域に電流制御抵抗を設けた形態を、第4から第7の実施の形態として説明する。   In the ESD protection element according to the third embodiment, surge current concentration is avoided by using the current control resistors R11 to R1n provided outside the region where the bipolar transistor is formed. R1n may be provided in a region where a bipolar transistor is formed. For example, by increasing the width of the emitter diffusion layer in the direction along the current path between the emitter and the ground, the resistance component due to the emitter diffusion layer or a silicide film formed on the emitter diffusion layer can be used as the current control resistor R11. . Hereinafter, embodiments in which a current control resistor is provided in a region where a bipolar transistor is formed will be described as fourth to seventh embodiments.

4.第4の実施の形態
図15から図17を参照して、本発明によるESD保護素子の第4の実施の形態における構成及び動作を説明する。以下では、第3の実施の形態と異なる部分について説明する。図15は、本発明によるESD保護素子の第4の実施の形態における構造を示す平面図である。図16は、本発明によるESD保護素子の第4の実施の形態における構造を示す図15におけるH−H’断面図である。図17は、本発明によるESD保護素子の第4の実施の形態における等価回路を示す図である。ただし、図15ではシリサイド膜41が省略され、図16では、配線層の構造は省略されている。又、本発明の他の実施例については、シリサイドがある場合、又はシリサイドがない場合の両方に付いて適用が可能であるが、シリサイドに関する説明は省略している。
4). Fourth Embodiment With reference to FIGS. 15 to 17, the configuration and operation of an ESD protection element according to a fourth embodiment of the present invention will be described. Below, a different part from 3rd Embodiment is demonstrated. FIG. 15 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the fourth embodiment of the present invention. 16 is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG. 15 showing the structure of the ESD protection element according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 17 is a diagram showing an equivalent circuit in the fourth embodiment of the ESD protection element according to the present invention. However, the silicide film 41 is omitted in FIG. 15, and the structure of the wiring layer is omitted in FIG. In addition, the other embodiments of the present invention can be applied to both cases where there is a silicide or no silicide, but the explanation regarding the silicide is omitted.

図15及び図16を参照して、第4の実施の形態におけるESD保護素子には、ベース幅W方向(Y軸方向)に配置され、素子分離領域208によって分離された複数のNエミッタ拡散層31と複数のPベース拡散層32が形成される。複数のNエミッタ拡散層31と複数のPベース拡散層32は、ベース幅方向に対して垂直な方向(X軸方向)に隣接している。第4の実施の形態では、エミッタ拡散層上にシリサイド膜が形成され、シリサイド膜における抵抗成分(抵抗Re1〜Ren)がサージ電流の電流集中を抑制する電流制御抵抗として利用される。詳細には、Nエミッタ拡散層31及びPベース拡散層32上にシリサイド膜41が形成される。Pベース拡散層32上のシリサイド膜41にはコンタクト42が形成され、Pベース拡散層32は、コンタクト42を介して金属配線34に接続される。金属配線34は電源(ここではGND)に接続される。Nコレクタ拡散層7上、N拡散層207上のそれぞれにはシリサイド膜43、45が形成される。Nコレクタ拡散層7上のシリサイド膜43には複数のコンタクト44が形成され、Nコレクタ拡散層7はコンタクト44を介して金属配線9(パッド)に接続される。 Referring to FIGS. 15 and 16, the ESD protection element according to the fourth embodiment has a plurality of N + emitter diffusions arranged in the base width W direction (Y-axis direction) and separated by element isolation region 208. A layer 31 and a plurality of P + base diffusion layers 32 are formed. The plurality of N + emitter diffusion layers 31 and the plurality of P + base diffusion layers 32 are adjacent to each other in the direction perpendicular to the base width direction (X-axis direction). In the fourth embodiment, a silicide film is formed on the emitter diffusion layer, and resistance components (resistors Re1 to Ren) in the silicide film are used as current control resistors that suppress current concentration of surge currents. Specifically, the silicide film 41 is formed on the N + emitter diffusion layer 31 and the P + base diffusion layer 32. A contact 42 is formed on the silicide film 41 on the P + base diffusion layer 32, and the P + base diffusion layer 32 is connected to the metal wiring 34 through the contact 42. The metal wiring 34 is connected to a power source (here, GND). Silicide films 43 and 45 are formed on the N + collector diffusion layer 7 and the N + diffusion layer 207, respectively. A plurality of contacts 44 are formed in the silicide film 43 on the N + collector diffusion layer 7, and the N + collector diffusion layer 7 is connected to the metal wiring 9 (pad) via the contact 44.

図16を参照して、Nエミッタ拡散層31とPベース拡散層32は、ベース領域となるPベース領域204上に形成される。Nエミッタ拡散層31は、Pベース拡散層32とNコレクタ拡散層7との間に形成され、ベース幅方向に対して垂直な方向(Y軸方向)の幅が所定の長さに設定される。これにより、Nエミッタ拡散層31におけるPベース拡散層32側(ベース端子B1i側)の端部領域(エミッタ端子E1i)と、Nコレクタ拡散層7側(コレクタ端子C1i側)の端部領域(エミッタ領域E2i)とが所定の距離だけ離隔する。 Referring to FIG. 16, N + emitter diffusion layer 31 and P + base diffusion layer 32 are formed on P base region 204 serving as a base region. The N + emitter diffusion layer 31 is formed between the P + base diffusion layer 32 and the N + collector diffusion layer 7 and has a width in a direction perpendicular to the base width direction (Y-axis direction) having a predetermined length. Is set. As a result, an end region (emitter terminal E1i) on the P + base diffusion layer 32 side (base terminal B1i side) in the N + emitter diffusion layer 31 and an end portion on the N + collector diffusion layer 7 side (collector terminal C1i side). The region (emitter region E2i) is separated by a predetermined distance.

図16を参照して、パッド(Pad)に高電圧が印加され、ESD保護素子がバイポーラ動作する際、電源(GND)とコレクタ端子C1iとの間に流れる電流(サージ電流)を電子の流れとして記載すれば、電子の流れはコンタクト42(エミッタ端子E1i)からシリサイド膜41を介してコレクタ側(N型引き出し領域205)に流れる。このとき、サージによる電子の流れは、コンタクト42(エミッタ端子E1i)からシリサイド膜41に流れ込み、コレクタ側(N型引き出し領域205)におけるNエミッタ拡散層31の端部領域(エミッタ領域E2i)から流れ出る。このため、コンタクト42(エミッタ端子E1i)からコレクタ側のエミッタ領域E2i近傍に至るシリサイド膜41の抵抗成分(抵抗Rei)が、サージ電流の電流量を制御する電流制御抵抗として機能する。これにより、サージ電流が、エミッタ端子E1iに集中することを防ぐことができる。 Referring to FIG. 16, when a high voltage is applied to the pad (Pad) and the ESD protection element performs a bipolar operation, a current (surge current) flowing between the power supply (GND) and the collector terminal C1i is used as an electron flow. If described, the flow of electrons flows from the contact 42 (emitter terminal E1i) to the collector side (N-type extraction region 205) through the silicide film 41. At this time, the electron flow due to the surge flows from the contact 42 (emitter terminal E1i) into the silicide film 41, and from the end region (emitter region E2i) of the N + emitter diffusion layer 31 on the collector side (N-type extraction region 205). Flows out. For this reason, the resistance component (resistance Rei) of the silicide film 41 from the contact 42 (emitter terminal E1i) to the vicinity of the emitter region E2i on the collector side functions as a current control resistor for controlling the amount of surge current. Thereby, it is possible to prevent the surge current from concentrating on the emitter terminal E1i.

又、パッド(Pad)に高電圧が印加され、Pベース領域204とNコレクタ領域203との接合部分がブレークダウンした場合、エミッタ領域E2iの直下のベース領域B2iに流れ込んだホール電流は、コンタクト42を介して電源(GND)へ電流として流れ出す。このとき、コンタクト42(ベース端子B1i)から、エミッタ領域E2iの直下のベース領域B2iに至るベース領域(Pベース領域204)の抵抗成分(抵抗Rbi)が、ベース領域B2iの電圧(ベース電位)を引き上げるための抵抗として機能する。 When a high voltage is applied to the pad (Pad) and the junction between the P base region 204 and the N collector region 203 breaks down, the hole current flowing into the base region B2i immediately below the emitter region E2i is A current flows out to the power supply (GND) through the contact 42. At this time, the resistance component (resistance Rbi) of the base region (P base region 204) extending from the contact 42 (base terminal B1i) to the base region B2i immediately below the emitter region E2i is the voltage (base potential) of the base region B2i. Functions as a resistance to pull up.

ベースとコレクタを結ぶ方向におけるNエミッタ拡散層31の幅(エミッタ端子E1iからエミッタ領域E2iまでの長さ)は、電流制御抵抗(Rei)が、サージ電流の電流集中を防止するような大きさに設定されることが好ましい。又、Nエミッタ拡散層31の幅は、抵抗Rbiが、バイポーラ動作が可能となる電位までベース電位を引き上げ得る大きさに設定されることが好ましい。 The width of the N + emitter diffusion layer 31 in the direction connecting the base and the collector (the length from the emitter terminal E1i to the emitter region E2i) is such that the current control resistor (Rei) prevents current concentration of the surge current. It is preferable to set to. Further, the width of the N + emitter diffusion layer 31 is preferably set to such a size that the resistor Rbi can raise the base potential to a potential at which bipolar operation is possible.

以上のような構成により本実施の形態におけるESD保護素子は、図17に示される等価回路で表される。図17を参照して、第4の実施の形態におけるESD保護素子には、エミッタ領域E21〜E2n、ベース領域B21〜B2n、コレクタ端子C11〜C1nを有する複数のNPNバイポーラトランスタが形成される。   With the configuration as described above, the ESD protection element in the present embodiment is represented by an equivalent circuit shown in FIG. Referring to FIG. 17, the ESD protection element in the fourth embodiment is formed with a plurality of NPN bipolar transformers having emitter regions E21 to E2n, base regions B21 to B2n, and collector terminals C11 to C1n.

図15及び図17を参照して、エミッタ端子E11〜E1nは素子分離領域208によって分離されている。又、エミッタ領域E21〜E2nと、それぞれに直近のエミッタ端子E11〜E1iとの間にはシリサイド膜41による抵抗Re1〜Renが形成される。
一方、エミッタ端子E11〜E1nの直下の領域であるベース領域B21〜B2nのそれぞれの間には、Pベース領域204による抵抗RLb1〜RLbnが形成される。又、コレクタ端子C11〜C1nは、共通のN型埋め込み層202及びN型引き出し領域205上に形成されている。このため、コレクタ端子C11〜C1nのそれぞれの間は、N型埋め込み層202及びN型引き出し領域205による抵抗RLC1〜RLCnが形成される。更に、ベース領域B21〜B2nと、それぞれに直近のベース端子B11〜B1iとの間にはPベース領域204による抵抗Rb1〜Rbnが形成される。
Referring to FIGS. 15 and 17, emitter terminals E <b> 11 to E <b> 1 n are separated by element isolation region 208. Resistors Re1 to Ren by the silicide film 41 are formed between the emitter regions E21 to E2n and the nearest emitter terminals E11 to E1i, respectively.
On the other hand, resistors RLb1 to RLbn are formed by the P base region 204 between the base regions B21 to B2n, which are regions immediately below the emitter terminals E11 to E1n. The collector terminals C11 to C1n are formed on the common N-type buried layer 202 and the N-type lead region 205. Therefore, resistors RLC1 to RLCn are formed by the N-type buried layer 202 and the N-type lead region 205 between the collector terminals C11 to C1n. Further, resistors Rb1 to Rbn are formed by the P base region 204 between the base regions B21 to B2n and the nearest base terminals B11 to B1i, respectively.

上述のように複数のトランジスタのエミッタ間は、素子分離領域によって相互に分離されている。これにより、複数のトランジスタを流れるサージ電流の電流経路は相互に分離される。又、エミッタ端子E11〜E1nのそれぞれには、電流調整抵抗として機能する抵抗Re1〜Renが接続されている。以上のことから、電源(GND)から流れ込む電子電流(サージ電流)は、複数の抵抗Re1〜Renに分散して流れるため、特定のエミッタ端子E1iに対する電流集中を回避することができる。   As described above, the emitters of the plurality of transistors are separated from each other by the element isolation region. Thereby, current paths of surge currents flowing through the plurality of transistors are separated from each other. Further, resistors Re1 to Ren functioning as current adjustment resistors are connected to the emitter terminals E11 to E1n, respectively. From the above, since the electron current (surge current) flowing from the power supply (GND) flows in a distributed manner to the plurality of resistors Re1 to Ren, current concentration on the specific emitter terminal E1i can be avoided.

又、ベース端子B11〜B1nとベース領域B21〜21nとの間のPベース領域204によって抵抗Rb1〜Rbnが形成される。パッド(Pad)に高電圧が印加されると抵抗Rb1〜Rbnによって、ベース領域B21〜B2nの電位は上昇し、ESD保護素子はバイポーラ動作を開始する。 Resistors Rb1 to Rbn are formed by the P - base region 204 between the base terminals B11 to B1n and the base regions B21 to 21n. When a high voltage is applied to the pad (Pad), the potentials of the base regions B21 to B2n are increased by the resistors Rb1 to Rbn, and the ESD protection element starts a bipolar operation.

以上のように、本実施の形態におけるESD保護素子では、サージ電流の電流集中を回避するための電流制御抵抗(抵抗Re1〜Ren)がシリサイド膜41によって形成され、ベース電位を引き上げるための抵抗Rb1〜RbnがPベース領域204によって形成される。このため、デバイスの外部に電流制御用の抵抗やベース電位を引き上げるための抵抗を設ける必要がないため、ESD保護素子の配線量や素子数を減じることができる。 As described above, in the ESD protection element according to the present embodiment, the current control resistors (resistors Re1 to Ren) for avoiding current concentration of surge current are formed by the silicide film 41, and the resistor Rb1 for raising the base potential. ~ Rbn is formed by the P - base region 204. For this reason, it is not necessary to provide a resistance for current control or a resistance for raising the base potential outside the device, so that the wiring amount and the number of elements of the ESD protection element can be reduced.

5.第5の実施の形態
図18及び図19を参照して、第4の実施の形態におけるESD保護素子の変形例(第5の実施の形態)を説明する。図18は、本発明によるESD保護素子の第5の実施の形態における構造を示す平面図である。図19は、本発明によるESD保護素子の第5の実施の形態における構造を示す図18におけるI−I’断面図である。以下では、第4の実施の形態と異なる部分について説明する。ただし、図18ではシリサイド膜41が省略され、図19では配線層の構造が省略されている。
5. Fifth Embodiment A modified example (fifth embodiment) of the ESD protection element in the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 18 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 18 showing the structure of the ESD protection element according to the fifth embodiment of the present invention. Below, a different part from 4th Embodiment is demonstrated. However, the silicide film 41 is omitted in FIG. 18, and the structure of the wiring layer is omitted in FIG.

第4の実施の形態では、Pベース拡散層32の上層に形成されたコンタクトを介してサージ電流(コレクタ電流)がNエミッタ拡散層31(エミッタ端子E1i)に流れる。一方、第5の実施の形態では、Nエミッタ拡散層31上の領域に形成されたコンタクトを介して、サージ電流が流れる。 In the fourth embodiment, a surge current (collector current) flows to the N + emitter diffusion layer 31 (emitter terminal E1i) via a contact formed in the upper layer of the P + base diffusion layer 32. On the other hand, in the fifth embodiment, a surge current flows through a contact formed in a region on the N + emitter diffusion layer 31.

詳細には、Nエミッタ拡散層31上のシリサイド膜41に、コンタクト46が形成される。シリサイド膜41は、コンタクト46を介して金属配線35に接続される。尚、金属配線35は電源(GND)に接続されている。コンタクト46は、Pベース拡散層32上のコンタクト42の近傍に設けられることが好ましい。 Specifically, the contact 46 is formed in the silicide film 41 on the N + emitter diffusion layer 31. The silicide film 41 is connected to the metal wiring 35 through the contact 46. The metal wiring 35 is connected to a power source (GND). The contact 46 is preferably provided in the vicinity of the contact 42 on the P + base diffusion layer 32.

図19を参照して、パッド(Pad)に高電圧が印加され、ESD保護素子がバイポーラ動作する際、電源(GND)とコレクタ端子C1との間に流れる電流(サージ電流)は、電子の流れとして記載するとコンタクト46からシリサイド膜41を介してコレクタ側(N型引き出し領域205)に流れる。このとき、電子の流れは、コンタクト46(エミッタ端子E1i)からシリサイド膜41に流れ込み、コレクタ側(N型引き出し領域205)におけるNエミッタ拡散層31の端部領域(エミッタ領域E2i)から流れ出る。このため、コンタクト46(エミッタ端子E1i)からコレクタ側のエミッタ領域E2i近傍に至るシリサイド膜41の抵抗成分(抵抗Rei)と、コンタクト46による抵抗成分(図17では省略)が、コレクタ電流の電流量を制御する電流制御抵抗として機能する。これにより、サージ電流が、エミッタ端子E1iに集中することを防ぐことができる。その他の構成及び動作は、第4の実施の形態と同様である。 Referring to FIG. 19, when a high voltage is applied to the pad (Pad) and the ESD protection element performs a bipolar operation, the current (surge current) flowing between the power supply (GND) and the collector terminal C1 is the flow of electrons. As described above, the current flows from the contact 46 through the silicide film 41 to the collector side (N-type extraction region 205). At this time, the flow of electrons flows from the contact 46 (emitter terminal E1i) into the silicide film 41, and flows out from the end region (emitter region E2i) of the N + emitter diffusion layer 31 on the collector side (N-type extraction region 205). Therefore, the resistance component (resistance Rei) of the silicide film 41 from the contact 46 (emitter terminal E1i) to the vicinity of the emitter region E2i on the collector side and the resistance component (not shown in FIG. 17) due to the contact 46 are the amount of collector current. It functions as a current control resistor that controls the current. Thereby, it is possible to prevent the surge current from concentrating on the emitter terminal E1i. Other configurations and operations are the same as those in the fourth embodiment.

第5の実施の形態では、コンタクト46の抵抗成分を電流制御抵抗として利用できるため、Nエミッタ拡散層31の幅(エミッタ端子E1iからエミッタ領域E2iまでの長さ)を第4の実施の形態よりも小さくすることができる。ただし、Nエミッタ拡散層31の幅は、抵抗Reiが、バイポーラ動作が可能となる電位までベース電位を引き上げ得る大きさに設定されることは言うまでもない。 In the fifth embodiment, since the resistance component of the contact 46 can be used as a current control resistor, the width of the N + emitter diffusion layer 31 (the length from the emitter terminal E1i to the emitter region E2i) is set to the fourth embodiment. Can be made smaller. However, it goes without saying that the width of the N + emitter diffusion layer 31 is set to such a size that the resistor Rei can raise the base potential to a potential at which bipolar operation is possible.

以上のような構成により本実施の形態におけるESD保護素子は、図17に示される等価回路で表される。   With the configuration as described above, the ESD protection element in the present embodiment is represented by an equivalent circuit shown in FIG.

6.第6の実施の形態
図20及び図21を参照して、第5の実施の形態におけるESD保護素子の変形例(第6の実施の形態)を説明する。図20は、本発明によるESD保護素子の第6の実施の形態における構造を示す平面図である。図21は、本発明によるESD保護素子の第6の実施の形態における構造を示す図20におけるJ−J’断面図である。以下では、第5の実施の形態と異なる部分について説明する。ただし、図20ではシリサイド膜41が省略され、図21では配線層の構造が省略されている。
6). Sixth Embodiment A modified example (sixth embodiment) of an ESD protection element in the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 20 is a plan view showing the structure of the ESD protection element according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line JJ ′ in FIG. 20 showing the structure of the ESD protection element according to the sixth embodiment of the present invention. Below, a different part from 5th Embodiment is demonstrated. However, the silicide film 41 is omitted in FIG. 20, and the structure of the wiring layer is omitted in FIG.

第6の実施の形態では、Nエミッタ拡散層31とPベース拡散層32とが分離して形成され、Nエミッタ拡散層31、Pベース拡散層32、Nコレクタ拡散層7のそれぞれの上層にはシリサイド膜は形成されずコンタクト33、36、8が設けられる。本実施の形態におけるESD素子では、Nエミッタ拡散層31上に形成されたコンタクト36を介して、サージ電流が流れる。 In the sixth embodiment, the N emitter diffusion layer 31 and the P + base diffusion layer 32 are formed separately, and the N emitter diffusion layer 31, the P + base diffusion layer 32, and the N + collector diffusion layer 7 are formed. No silicide film is formed on each upper layer, and contacts 33, 36, and 8 are provided. In the ESD element according to the present embodiment, a surge current flows through the contact 36 formed on the N + emitter diffusion layer 31.

詳細には、Nエミッタ拡散層31とPベース拡散層32とは素子分離領域47(例えば酸化絶縁膜)によって分離されている。Nエミッタ拡散層31上に、コンタクト36が形成される。Nエミッタ拡散層31は、コンタクト36を介して金属配線34に接続される。コンタクト36は、Pベース拡散層32上のコンタクト33の近傍に設けられることが好ましい。 Specifically, the N emitter diffusion layer 31 and the P + base diffusion layer 32 are separated by an element isolation region 47 (for example, an oxide insulating film). A contact 36 is formed on the N + emitter diffusion layer 31. N + emitter diffusion layer 31 is connected to metal interconnection 34 via contact 36. The contact 36 is preferably provided in the vicinity of the contact 33 on the P + base diffusion layer 32.

図21を参照して、パッド(Pad)に高電圧が印加され、ESD保護素子がバイポーラ動作する際、電源(GND)とコレクタ端子C1iとの間に流れる電流(サージ電流)は電子の流れとして記載すると、コンタクト36(エミッタ端子E1i)からNエミッタ拡散層31を介してコレクタ側(N型引き出し領域205)に流れる。このとき、電子の流れは、コンタクト36(エミッタ端子E1i)からNエミッタ拡散層31に流れ込み、コレクタ側(N型引き出し領域205)におけるNエミッタ拡散層31の端部(エミッタ領域E2i)からコレクタ側に流れ出る。このため、コンタクト36(エミッタ端子E1i)からコレクタ側のエミッタ領域E2i近傍に至るNエミッタ拡散層31の抵抗成分(抵抗Rei)が、コレクタ電流の電流量を制御する電流制御抵抗として機能する。これにより、サージ電流が、エミッタ端子E1iに集中することを防ぐことができる。その他の構成及び動作は、第5の実施の形態と同様である。 Referring to FIG. 21, when a high voltage is applied to the pad (Pad) and the ESD protection element performs a bipolar operation, a current (surge current) flowing between the power supply (GND) and the collector terminal C1i is expressed as an electron flow. If it describes, it will flow from the contact 36 (emitter terminal E1i) to the collector side (N-type extraction region 205) through the N + emitter diffusion layer 31. At this time, the flow of electrons flows from the contact 36 (emitter terminal E1i) into the N + emitter diffusion layer 31 and from the end portion (emitter region E2i) of the N + emitter diffusion layer 31 on the collector side (N-type extraction region 205). It flows out to the collector side. Therefore, the resistance component (resistor Rei) of the N + emitter diffusion layer 31 from the contact 36 (emitter terminal E1i) to the vicinity of the emitter region E2i on the collector side functions as a current control resistor that controls the amount of collector current. Thereby, it is possible to prevent the surge current from concentrating on the emitter terminal E1i. Other configurations and operations are the same as those of the fifth embodiment.

第6の実施の形態では、第5の実施の形態と同様にコンタクト33の抵抗成分(図17では省略)を電流制御抵抗として利用できるため、Nエミッタ拡散層31の幅(エミッタ端子E1iからエミッタ領域E2iまでの長さ)を第4の実施の形態よりも小さくすることができる。ただし、Nエミッタ拡散層31の幅は、抵抗Reiが、バイポーラ動作が可能となる電位までベース電位を引き上げ得る大きさに設定されることは言うまでもない。 In the sixth embodiment, the resistance component (not shown in FIG. 17) of the contact 33 can be used as a current control resistor as in the fifth embodiment. Therefore, the width of the N + emitter diffusion layer 31 (from the emitter terminal E1i). The length to the emitter region E2i) can be made smaller than that in the fourth embodiment. However, it goes without saying that the width of the N + emitter diffusion layer 31 is set to such a size that the resistor Rei can raise the base potential to a potential at which bipolar operation is possible.

以上のような構成により本実施の形態におけるESD保護素子は、図17に示される等価回路で表される。   With the configuration as described above, the ESD protection element in the present embodiment is represented by an equivalent circuit shown in FIG.

7.第7の実施の形態
図22は、本発明によるESD保護素子の第7の実施の形態における構成を示す平面図である。上述のように、エミッタ拡散層がベース幅方向(Y軸方向)に分離していれば、サージ電流の集中を防ぐことができる。しかし、ベース拡散層は必ずしもベース幅方向(Y軸方向)に分離していなくても良い。
7). 7th Embodiment FIG. 22: is a top view which shows the structure in 7th Embodiment of the ESD protection element by this invention. As described above, if the emitter diffusion layer is separated in the base width direction (Y-axis direction), concentration of surge current can be prevented. However, the base diffusion layer is not necessarily separated in the base width direction (Y-axis direction).

図22を参照して、第7の実施の形態におけるESD保護素子を説明する。第7の実施の形態におけるESD保護素子では、第4の実施の形態におけるPベース拡散層32がベース幅方向(Y軸方向)に連続的に(分離せずに)形成される。その他の構成は、第4の実施の形態と同様である。従って、Nエミッタ拡散層31は、第4の実施の形態と同様に素子分離領域208によって分離している。第7の実施の形態におけるESD保護素子のH−H’断面は、図16に示す構造と同様である。 With reference to FIG. 22, the ESD protection element in 7th Embodiment is demonstrated. In the ESD protection element in the seventh embodiment, the P + base diffusion layer 32 in the fourth embodiment is formed continuously (without separation) in the base width direction (Y-axis direction). Other configurations are the same as those of the fourth embodiment. Therefore, the N + emitter diffusion layer 31 is isolated by the element isolation region 208 as in the fourth embodiment. The HH ′ cross section of the ESD protection element in the seventh embodiment is the same as the structure shown in FIG.

図23は、第7の実施の形態の変形例を示す平面図である。図22に示すESD保護素子においてNエミッタ拡散層31は、ベース幅方向(Y軸方向)に完全に分離していたが、一部が隣接していても良い。図23に示すESD保護素子は、図22に示すESD保護素子のNエミッタ拡散層31に替えて、くし型形状のNエミッタ拡散層を備える。このNエミッタ拡散層は、ベース幅方向(Y軸方向)に対して一部が連続的に形成され、一部が分離されている。 FIG. 23 is a plan view showing a modification of the seventh embodiment. In the ESD protection element shown in FIG. 22, the N + emitter diffusion layer 31 is completely separated in the base width direction (Y-axis direction), but may be partially adjacent. The ESD protection element shown in FIG. 23 includes a comb-shaped N + emitter diffusion layer in place of the N + emitter diffusion layer 31 of the ESD protection element shown in FIG. The N + emitter diffusion layer is partially formed continuously in the base width direction (Y-axis direction) and partially separated.

詳細には、本変形例のNエミッタ拡散層におけるベース端子B11〜B1iの近傍領域はベース幅方向(Y軸方向)に連続的に形成され、コンタクト端子C11〜C1i側の領域は素子分離領域208によって分離している。ここで、分離される幅L(ベース幅方向に垂直な方向(X軸方向)の幅)は、サージ電流の集中を回避できる程度の大きさに設定されることが好ましい。 Specifically, the region near the base terminals B11 to B1i in the N + emitter diffusion layer of this modification is continuously formed in the base width direction (Y-axis direction), and the region on the contact terminals C11 to C1i side is an element isolation region. Separated by 208. Here, the separated width L (the width in the direction perpendicular to the base width direction (X-axis direction)) is preferably set to a size that can avoid the surge current concentration.

図23に示すESD保護素子のH−H’断面は、図16に示す構造と同様である。   The ESD protection element shown in FIG. 23 has the same H-H ′ cross section as the structure shown in FIG. 16.

以上のような構成でも、エミッタ端子E11〜E1iは分離されているためサージ電流の経路は分離され、シリサイド膜41による抵抗成分(抵抗Re1)が電流制御抵抗として利用される。これにより、サージ電流の集中を防ぐことができる。尚、第7の実施の形態では、シリサイド膜による抵抗成分を電流調整抵抗した場合を一例に説明したが、シリサイド膜を設けずエミッタ拡散層上にコンタクトを設けることで、拡散層の抵抗成分を電流制御抵抗として利用した場合(第6の実施の形態)にも適用できる。   Even in the configuration as described above, since the emitter terminals E11 to E1i are separated, the path of the surge current is separated, and the resistance component (resistor Re1) by the silicide film 41 is used as the current control resistor. Thereby, concentration of surge current can be prevented. In the seventh embodiment, the case where the resistance component due to the silicide film is a current adjustment resistor has been described as an example. However, by providing a contact on the emitter diffusion layer without providing the silicide film, the resistance component of the diffusion layer can be reduced. The present invention can also be applied when used as a current control resistor (sixth embodiment).

本実施の形態におけるESD保護素子は、図17に示される等価回路で表される。   The ESD protection element in the present embodiment is represented by an equivalent circuit shown in FIG.

第4から第7の実施の形態におけるエミッタ拡散層、又はベース拡散層は、ベース幅方向(Y軸方向)に対して、素子分離領域208によって分離されていたが、他の方法によって分離されても良い。例えば、図24に示すように、第4の実施の形態において、素子分離領域のかわりにポリシリコンゲート50によって各拡散層が分離されても良い。ポリシリコンゲート50による素子分離の方法は、第3の実施の形態と同様であるので説明は省略する。   The emitter diffusion layer or base diffusion layer in the fourth to seventh embodiments is separated by the element isolation region 208 in the base width direction (Y-axis direction), but is separated by other methods. Also good. For example, as shown in FIG. 24, in the fourth embodiment, each diffusion layer may be separated by a polysilicon gate 50 instead of the element isolation region. The element isolation method using the polysilicon gate 50 is the same as that in the third embodiment, and the description thereof will be omitted.

以下では、パッドにプラスの電圧のみならずマイナスの高電圧が印加され場合、通常動作時には電流は流さないが、ESD印加時にはサージ電流を電源(GND)に流して内部回路を保護するESD保護回路の例を第8及び第9の実施の形態として説明する。   In the following, when not only a positive voltage but also a negative high voltage is applied to the pad, no current flows during normal operation, but when ESD is applied, a surge current flows to the power supply (GND) to protect the internal circuit. This example will be described as eighth and ninth embodiments.

8.第8の実施の形態
図25を参照して、本発明によるESD保護素子の第8の実施の形態における構成及び動作を説明する。図25は、本発明によるESD保護素子の第8の実施の形態における構造を示す断面図である。
8). Eighth Embodiment With reference to FIG. 25, the configuration and operation of an ESD protection element according to an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 25 is a cross-sectional view showing the structure of the ESD protection element according to the eighth embodiment of the present invention.

第8の実施の形態におけるESD保護素子には、第1の実施の形態におけるESD保護素子(トランジスタ構造)が、電源(GND)側とパッド側に対称的に配置されている。   In the ESD protection element according to the eighth embodiment, the ESD protection element (transistor structure) according to the first embodiment is arranged symmetrically on the power supply (GND) side and the pad side.

図25を参照して、第8の実施の形態におけるESD保護素子の構造を説明する。第8の実施の形態におけるESD保護素子は、Z軸方向下層から順にP型基板301(P−sub)、N型埋め込み層302が形成され、そのN型埋め込み層302上にN型引き出し領域305、316、326、及びNコレクタ領域313、323が形成される。Nコレクタ領域313は、N型引き出し領域305とN型引き出し領域316との間に形成され、そのZ軸方向上層にベース領域として機能するPベース領域314が形成される。Nコレクタ領域323は、N型引き出し領域305とN型引き出し領域326との間に形成され、そのZ軸方向上層にベース領域として機能するPベース領域324が形成される。 With reference to FIG. 25, the structure of the ESD protection element in the eighth embodiment will be described. In the ESD protection element in the eighth embodiment, a P-type substrate 301 (P-sub) and an N-type buried layer 302 are formed in order from the lower layer in the Z-axis direction, and an N-type lead region 305 is formed on the N-type buried layer 302. 316, 326 and N - collector regions 313, 323 are formed. The N collector region 313 is formed between the N-type extraction region 305 and the N-type extraction region 316, and a P base region 314 that functions as a base region is formed in an upper layer in the Z-axis direction. The N collector region 323 is formed between the N-type extraction region 305 and the N-type extraction region 326, and a P base region 324 that functions as a base region is formed in an upper layer in the Z-axis direction.

ベース領域314上には、バイポーラ動作の際ベース端子B110として機能するPベース拡散層51及びコンタクト57と、エミッタ端子E11iとして機能するNエミッタ拡散層52及びコンタクト58とが設けられている。又、N型引き出し領域316上には、コレクタ端子C110として機能するNコレクタ拡散層53が設けられている。更に、N型引き出し領域305上には、N拡散層207が設けられている。N拡散層207、Pベース拡散層51、Nエミッタ拡散層52、Nコレクタ拡散層53のそれぞれの間は、素子分離領域308(例えば酸化絶縁膜)によって分離されている。 On the P base region 314, a P + base diffusion layer 51 and a contact 57 that function as the base terminal B110 in the bipolar operation, and an N + emitter diffusion layer 52 and a contact 58 that function as the emitter terminal E11i are provided. Yes. An N + collector diffusion layer 53 that functions as the collector terminal C110 is provided on the N-type lead region 316. Further, an N + diffusion layer 207 is provided on the N-type extraction region 305. The N + diffusion layer 207, the P + base diffusion layer 51, the N + emitter diffusion layer 52, and the N + collector diffusion layer 53 are separated by an element isolation region 308 (for example, an oxide insulating film).

ベース領域324上には、バイポーラ動作の際ベース端子B120として機能するPベース拡散層54及びコンタクト60と、エミッタ端子E12iとして機能するNエミッタ拡散層55及びコンタクト61とが設けられている。又、N型引き出し領域326上には、コレクタ端子C120として機能するNコレクタ拡散層56が設けられている。N拡散層207、Pベース拡散層54、Nエミッタ拡散層55、Nコレクタ拡散層56のそれぞれの間は、素子分離領域308(例えば酸化絶縁膜)によって分離されている。 On the P base region 324, a P + base diffusion layer 54 and a contact 60 that function as a base terminal B 120 during bipolar operation, and an N + emitter diffusion layer 55 and a contact 61 that function as an emitter terminal E 12 i are provided. Yes. An N + collector diffusion layer 56 that functions as a collector terminal C120 is provided on the N-type lead region 326. The N + diffusion layer 207, the P + base diffusion layer 54, the N + emitter diffusion layer 55, and the N + collector diffusion layer 56 are separated by an element isolation region 308 (for example, an oxide insulating film).

ベース拡散層51は、コンタクト57を介して抵抗R210の一端に接続される。Nエミッタ拡散層52は、コンタクト58を介して電流調整抵抗R11iの一端に接続される。抵抗R210の他端と電流制御抵抗R11iの他端は電源(GND)に共通接続される。一方、Pベース拡散層54は、コンタクト60を介して抵抗R220の一端に接続される。Nエミッタ拡散層55は、コンタクト61を介して電流調整抵抗R12iの一端に接続される。抵抗R220の他端と電流R12iの他端はパッド(Pad)に共通接続される。 The P + base diffusion layer 51 is connected to one end of the resistor R210 through the contact 57. The N + emitter diffusion layer 52 is connected to one end of the current adjustment resistor R11i through the contact 58. The other end of the resistor R210 and the other end of the current control resistor R11i are commonly connected to a power source (GND). On the other hand, the P + base diffusion layer 54 is connected to one end of the resistor R220 through the contact 60. The N + emitter diffusion layer 55 is connected to one end of the current adjustment resistor R12i through the contact 61. The other end of the resistor R220 and the other end of the current R12i are commonly connected to a pad (Pad).

以上のような構成により、パッド(Pad)側に接続されたトランジスタのエミッタ端子E11iは電流制御抵抗R11iを介してパッドに接続され、ベース端子B110は抵抗R210を介してパッド(Pad)に接続される。   With the configuration described above, the emitter terminal E11i of the transistor connected to the pad (Pad) side is connected to the pad via the current control resistor R11i, and the base terminal B110 is connected to the pad (Pad) via the resistor R210. The

電源(GND)側に接続されたトランジスタのエミッタ端子E12iは電流制御抵抗R12iを介して接地され、ベース端子B120は抵抗R220を介して接地され、コレクタ端子C120は、N型埋め込み層302を介してパッド側のトランジスタのコレクタ端子C110に接続される。   The emitter terminal E12i of the transistor connected to the power supply (GND) side is grounded via the current control resistor R12i, the base terminal B120 is grounded via the resistor R220, and the collector terminal C120 is connected via the N-type buried layer 302. It is connected to the collector terminal C110 of the pad side transistor.

上述の構造は、第1の実施の形態と同様に複数あるため、ESD保護素子を流れるサージ電流の電流経路は分散される。   Since there are a plurality of the above-described structures as in the first embodiment, the current path of the surge current flowing through the ESD protection element is dispersed.

パッドにプラスの電圧が印加されると、Pベース領域314とNコレクタ領域313で形成されるダイオードは順方向バイアスされ、Pベース領域324とNコレクタ領域323で形成されるダイオードは逆方向バイアスされる。ここで、Pベース領域324とNコレクタ領域323で形成されるダイオードの耐圧以上のプラスの電圧がパッドに印加されると、電流がパッドから抵抗R210、R220を介して電源(GND)に流れる。これにより、抵抗R220の電圧降下によってベース端子B120の電圧が上昇し、電源(GND)側のトランジスタが動作してパッドと電源(GND)との間にサージ電流が流れ始める。この際、サージ電流は、パッドからNコレクタ領域323、Pベース領域324、Nエミッタ拡散層55、及び電流調整抵抗R12iを介して電源(GND)に流れる。 When a positive voltage is applied to the pad, the diode formed by P base region 314 and N collector region 313 is forward biased, and the diode formed by P base region 324 and N collector region 323 is Reverse biased. Here, when a positive voltage higher than the withstand voltage of the diode formed by the P base region 324 and the N collector region 323 is applied to the pad, current is supplied from the pad to the power supply (GND) via the resistors R210 and R220. Flowing. As a result, the voltage of the base terminal B120 increases due to the voltage drop of the resistor R220, the transistor on the power supply (GND) side operates, and a surge current starts to flow between the pad and the power supply (GND). At this time, the surge current flows from the pad to the power supply (GND) through the N collector region 323, the P base region 324, the N + emitter diffusion layer 55, and the current adjustment resistor R12i.

一方、パッドにマイナスの電圧が印加されると、Pベース領域314とNコレクタ領域313で形成されるダイオードは逆方向にバイアスされ、Pベース領域324とNコレクタ領域323で形成されるダイオードは順方向にバイアスされる。ここで、Pベース領域314とNコレクタ領域313で形成されるダイオードの耐圧以下のマイナスの電圧がパッドに印加されると、電流が電源(GND)から抵抗R210、R220を介してパッドに流れる。これにより、抵抗R210の電圧降下によってベース端子B110の電圧が上昇し、パッド側のトランジスタが動作してパッドと電源(GND)との間にサージ電流が流れ始める。この際、サージ電流は、電源(GND)からNコレクタ領域313、Pベース領域314、Nエミッタ拡散層52、及び電流調整抵抗R11iを介して電源(GND)に流れる。 On the other hand, when a negative voltage is applied to the pad, the diode formed by the P base region 314 and the N collector region 313 is biased in the reverse direction, and formed by the P base region 324 and the N collector region 323. The diode is forward biased. Here, when a negative voltage equal to or lower than the withstand voltage of the diode formed by the P base region 314 and the N collector region 313 is applied to the pad, current is supplied from the power supply (GND) to the pad via the resistors R210 and R220. Flowing. As a result, the voltage of the base terminal B110 increases due to the voltage drop of the resistor R210, the pad side transistor operates, and a surge current starts to flow between the pad and the power supply (GND). At this time, the surge current flows from the power supply (GND) to the power supply (GND) through the N collector region 313, the P base region 314, the N + emitter diffusion layer 52, and the current adjustment resistor R11i.

以上のように、電源側のトランジスタを介して流れるサージ電流(ESD電流)は、複数の電流調整抵抗R12iを介して流れるため、トランジスタ内の素子への電流集中を回避することができる。これはパッド側のトランジスタでも同様である。   As described above, the surge current (ESD current) that flows through the transistor on the power supply side flows through the plurality of current adjustment resistors R12i, so that current concentration on the elements in the transistor can be avoided. The same applies to the pad-side transistor.

9.第9の実施の形態
図26を参照して、本発明によるESD保護素子の第9の実施の形態における構成及び動作を説明する。図26は、本発明によるESD保護素子の第9の実施の形態における構造を示す断面図である。
9. Ninth Embodiment With reference to FIG. 26, the configuration and operation of an ESD protection element according to a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 26 is a cross-sectional view showing the structure of the ESD protection element according to the ninth embodiment of the present invention.

第9の実施の形態におけるESD保護素子では、第2の実施の形態におけるESD保護素子(トランジスタ構造)が、電源(GND)側とパッド側に対称的に配置されている。   In the ESD protection element according to the ninth embodiment, the ESD protection element (transistor structure) according to the second embodiment is arranged symmetrically on the power supply (GND) side and the pad side.

図26を参照して、第9の実施の形態におけるESD保護素子の構造を説明する。Pベース拡散層51及びコンタクト57はベース端子B11iとして機能し、電流調整抵抗R11iに接続される。Pベース拡散層54及びコンタクト60はベース端子B12iとして機能し、電流調整抵抗R12iに接続される。その他の構造は、第8の実施の形態と同様である。上述の構造は、第2の実施の形態と同様に複数あるため、ESD保護素子を流れるサージ電流の電流経路は分散される。 With reference to FIG. 26, the structure of the ESD protection element in the ninth embodiment will be described. The P + base diffusion layer 51 and the contact 57 function as the base terminal B11i and are connected to the current adjustment resistor R11i. The P + base diffusion layer 54 and the contact 60 function as the base terminal B12i and are connected to the current adjustment resistor R12i. Other structures are the same as those in the eighth embodiment. Since there are a plurality of the above-described structures as in the second embodiment, the current path of the surge current flowing through the ESD protection element is dispersed.

パッドにプラスの電圧が印加されると、Pベース領域314とNコレクタ領域313で形成されるダイオードは順方向バイアスされ、Pベース領域324とNコレクタ領域323で形成されるダイオードは逆方向バイアスされる。ここで、Pベース領域324とNコレクタ領域323で形成されるダイオードの耐圧以上のプラスの電圧がパッドに印加されると、電流がパッドから抵抗R11i、抵抗R12iを介して電源(GND)に流れる。これにより、電流調整抵抗R12iの電圧降下によってベース端子B120の電圧が上昇し、電源側のトランジスタが動作してパッドから電源(GND)にサージ電流が流れ始める。この際、サージ電流は、パッドからNコレクタ領域323、Pベース領域324、Nエミッタ拡散層55、及び電流調整抵抗R12iを介して電源(GND)に流れる。 When a positive voltage is applied to the pad, the diode formed by P base region 314 and N collector region 313 is forward biased, and the diode formed by P base region 324 and N collector region 323 is Reverse biased. Here, when a positive voltage higher than the withstand voltage of the diode formed by the P base region 324 and the N collector region 323 is applied to the pad, a current is supplied from the pad through the resistors R11i and R12i to the power supply (GND). Flowing into. As a result, the voltage at the base terminal B120 rises due to the voltage drop of the current adjustment resistor R12i, the transistor on the power supply side operates, and a surge current starts to flow from the pad to the power supply (GND). At this time, the surge current flows from the pad to the power supply (GND) through the N collector region 323, the P base region 324, the N + emitter diffusion layer 55, and the current adjustment resistor R12i.

一方、パッドにマイナスの電圧が印加されると、Pベース領域314とNコレクタ領域313で形成されるダイオードは逆方向にバイアスされ、Pベース領域324とNコレクタ領域323で形成されるダイオードは順方向にバイアスされる。ここで、Pベース領域314とNコレクタ領域313で形成されるダイオードの耐圧以下のマイナスの電圧がパッドに印加されると、電流が電源(GND)から抵抗R12i、抵抗R11iを介してパッドに流れる。これにより、電流調整抵抗R11iの電圧降下によってベース端子B110の電圧が上昇し、パッド側のトランジスタが動作して電源(GND)からパッドにサージ電流が流れ始める。 On the other hand, when a negative voltage is applied to the pad, the diode formed by the P base region 314 and the N collector region 313 is biased in the reverse direction, and formed by the P base region 324 and the N collector region 323. The diode is forward biased. Here, when a negative voltage equal to or lower than the withstand voltage of the diode formed by the P base region 314 and the N collector region 313 is applied to the pad, current is supplied from the power supply (GND) to the pad through the resistor R12i and the resistor R11i. Flowing into. As a result, the voltage at the base terminal B110 increases due to the voltage drop of the current adjustment resistor R11i, and the transistor on the pad side operates to start a surge current from the power supply (GND) to the pad.

以上のように、電源側のトランジスタを介して流れるサージ電流(ESD電流)は、複数の電流調整抵抗R12iを介して流れるため、トランジスタにおける素子への電流集中を回避することができる。これはパッド側のトランジスタでも同様である。又、本実施の形態では、ハイレベル又はローレベルの高電圧が印加され場合でも、ESD保護回路内のトランジスタに高電圧が印加されることがなく素子破壊を回避することができる。   As described above, the surge current (ESD current) flowing through the transistor on the power supply side flows through the plurality of current adjustment resistors R12i, so that current concentration on the elements in the transistor can be avoided. The same applies to the pad-side transistor. In this embodiment, even when a high voltage of a high level or a low level is applied, a high voltage is not applied to the transistor in the ESD protection circuit, and element destruction can be avoided.

図27を参照して、第3の実施の形態の変形例を説明する。図27は、本発明によるESD保護素子の第3の実施の形態の変形例における構造を示す平面図である。第3の実施の形態におけるESD保護素子においてベース幅W方向(Y軸方向)に相互に分離されていた複数のPベース拡散層16を、図27に示すESD保護素子では、同じPベース拡散層76によって接続する。Pベース拡散層16、76によって、くし型形状のPベース拡散層が形成される。その他の構造は、第3の実施の形態と同様である。 A modification of the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 27 is a plan view showing the structure of a modified example of the third embodiment of the ESD protection element according to the present invention. In the ESD protection element shown in FIG. 27, the plurality of P + base diffusion layers 16 separated from each other in the base width W direction (Y-axis direction) in the ESD protection element in the third embodiment are the same P + base. The diffusion layer 76 connects. The P + base diffusion layers 16 and 76 form a comb-shaped P + base diffusion layer. Other structures are the same as those of the third embodiment.

詳細には、本一例におけるPベース拡散層16は、素子分離領域208によって分離された幅L3の領域と、Pベース拡散層76によってベース幅方向に垂直な方向(X軸方向)に拡散層が連続して形成される幅L2の領域を有する。ここで、幅L2、L3はベース幅方向に垂直な方向(X軸方向)の幅を示し、Pベース拡散層16全体のX軸方向の幅L1に対し、幅L2は小さいことが好ましい。又、幅L3は、サージ電流の集中を回避できる程度の大きさに設定されることが好ましい。このため、幅L3は、幅L2より大きいことが好ましい。 Specifically, the P + base diffusion layer 16 in this example diffuses in the region of the width L3 separated by the element isolation region 208 and in the direction perpendicular to the base width direction (X-axis direction) by the P + base diffusion layer 76. The layer has a region of width L2 formed continuously. Here, the widths L2 and L3 indicate the width in the direction perpendicular to the base width direction (X-axis direction), and the width L2 is preferably smaller than the width L1 of the entire P + base diffusion layer 16 in the X-axis direction. The width L3 is preferably set to a size that can avoid the surge current concentration. For this reason, the width L3 is preferably larger than the width L2.

次に、図28及び図29を参照して、図27に示すESD保護素子の変形例を説明する。図28は、図27に示すESD保護素子の変形例における構造を示す平面図である。図29は、図28におけるI−I’断面図である。図27に示すESD保護素子では、Nエミッタ拡散層17とPベース拡散層16は、素子分離領域208によってX軸方向に対して分離しているが、図28に示すESD保護素子では、これらを接触させる。すなわち、本一例のESD保護素子では、X軸方向に対するNエミッタ拡散層17とPベース拡散層16との間の素子分離領域208が削除され、両者がヘテロ接合されたバッティング構造を示す。 Next, a modification of the ESD protection element shown in FIG. 27 will be described with reference to FIGS. FIG. 28 is a plan view showing the structure of a variation of the ESD protection element shown in FIG. 29 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. In the ESD protection element shown in FIG. 27, the N + emitter diffusion layer 17 and the P + base diffusion layer 16 are separated from each other in the X-axis direction by the element isolation region 208. In the ESD protection element shown in FIG. These are brought into contact. That is, the ESD protection element of this example shows a batting structure in which the element isolation region 208 between the N + emitter diffusion layer 17 and the P + base diffusion layer 16 in the X-axis direction is deleted and the two are heterojunctioned.

コレクタにノイズが入ってきた場合、ノイズによる電流は、ジャンクション容量(Ccb)に流れ込み、ベースを通ってGNDまで流れる。このとき、ノイズによる電流は、ベース抵抗Rbiを通り、電圧降下を生じさせてベースB2iの電位(ベース電位)を変動させる。このときのベースB2iにおける電位の変動値は、(ノイズによる電流)×Rbiとなり、Rbiが大きいほど大きくなる。又、このときのベースB2iの電位(ベース電位)の変動が継続する時間は、Rbi×Ccbで決まる時間となる。エミッタとベースで構成されるダイオードがオンしなければ、エミッタには電流は流れないが、このときノイズによってベース電位がエミッタ電位より高い電位になる時間が、バイポーラトランジスタが動作するために必要な時間以上発生した場合、バイポーラトランジスタが導通してしまう。このようなノイズによるバイポーラ動作を避けるため、本一例では、Nエミッタ拡散層17とPベース拡散層16との距離が第3の実施の形態に比べて近いため、Pベース領域204を介したNエミッタ拡散層17とPベース拡散層16との間の電流経路は短くなり、Pベース領域204における抵抗成分Rbiは小さくなる。この結果、(ノイズによる電流)×RbiやRbi×Ccbは小さくなり、ノイズに起因したバイポーラ動作の発生が抑制される。 When noise enters the collector, the current due to the noise flows into the junction capacitance (Ccb) and flows to the GND through the base. At this time, the current due to the noise passes through the base resistor Rbi and causes a voltage drop to change the potential of the base B2i (base potential). At this time, the fluctuation value of the potential at the base B2i is (current due to noise) × Rbi, and increases as Rbi increases. In addition, the time during which the fluctuation of the potential of the base B2i (base potential) at this time is determined by Rbi × Ccb. If the diode composed of the emitter and the base is not turned on, no current flows through the emitter. At this time, the time required for the bipolar transistor to operate is the time during which the base potential becomes higher than the emitter potential due to noise. When this occurs, the bipolar transistor becomes conductive. In order to avoid such a bipolar operation due to noise, in this example, since the distance between the N + emitter diffusion layer 17 and the P + base diffusion layer 16 is shorter than that in the third embodiment, the P base region 204 is formed. The current path between the N + emitter diffusion layer 17 and the P + base diffusion layer 16 is shortened, and the resistance component Rbi in the P base region 204 is reduced. As a result, (current due to noise) × Rbi and Rbi × Ccb are reduced, and the occurrence of bipolar operation due to noise is suppressed.

このように、Nエミッタ拡散層17とPベース拡散層16との距離を短くすることで、ノイズによるバイポーラトランジスタが動作するリスクを低減できる。尚、このような効果を奏するためには、必ずしもNエミッタ拡散層17とPベース拡散層16とを接合しなくても良い。例えば、第3の実施の形態において、エミッターベース間における素子分離領域208の幅を短くすることで、上記の効果を奏することができる。 Thus, by shortening the distance between the N + emitter diffusion layer 17 and the P + base diffusion layer 16, it is possible to reduce the risk that the bipolar transistor operates due to noise. In order to obtain such an effect, the N + emitter diffusion layer 17 and the P + base diffusion layer 16 do not necessarily have to be joined. For example, in the third embodiment, the above effect can be achieved by reducing the width of the element isolation region 208 between the emitter and the base.

図30を参照して、第3の実施の形態の他の変形例を説明する。図30は、第3の実施の形態の他の変形例おける構造を示す平面図である。   With reference to FIG. 30, another modification of the third embodiment will be described. FIG. 30 is a plan view showing a structure in another modification of the third embodiment.

又、図30に示すESD保護素子では、第3の実施の形態におけるESD保護素子においてベース幅W方向(Y軸方向)に相互に分離されていた複数の金属配線15を、Nエミッタ拡散層17上において金属配線75によって接続する。その他の構造は、第3の実施の形態と同様である。 Further, in the ESD protection element shown in FIG. 30, a plurality of metal wirings 15 separated from each other in the base width W direction (Y-axis direction) in the ESD protection element in the third embodiment are connected to the N + emitter diffusion layer. 17 are connected by metal wiring 75. Other structures are the same as those of the third embodiment.

図30に示すESD保護素子では、エミッタ上でY軸方向に接続するメタル配線75は、ESDパルス電流によって発生した熱を吸収する熱容量として機能するため、ESD保護性能を高める効果を奏する。   In the ESD protection element shown in FIG. 30, the metal wiring 75 connected on the emitter in the Y-axis direction functions as a heat capacity that absorbs the heat generated by the ESD pulse current, and thus has an effect of improving the ESD protection performance.

以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。第1から第9の実施の形態は、技術的矛盾がない範囲内で組み合せることが可能である。例えば、第1の実施の形態におけるベース拡散層やエミッタ拡散層を第3の実施の形態と同様に分離しても良い。又、電源は接地電位と異なる他の電位に設定しても構わない。更に、本発明は、ラテラルPNPバイポーラトランジスタや、ラテラルNPNバイポーラトランジスタを用いたESD保護素子にも適用できる。   The embodiment of the present invention has been described in detail above, but the specific configuration is not limited to the above-described embodiment, and changes within a scope not departing from the gist of the present invention are included in the present invention. . The first to ninth embodiments can be combined as long as there is no technical contradiction. For example, the base diffusion layer and the emitter diffusion layer in the first embodiment may be separated as in the third embodiment. The power supply may be set to another potential different from the ground potential. Furthermore, the present invention can also be applied to an ESD protection element using a lateral PNP bipolar transistor or a lateral NPN bipolar transistor.

1、16、32、51:Pベース拡散層
2、5、8、10、12、14、33、36、42、44、46、57、58、60、61:コンタクト
3、6、9、13、15、34、35:金属配線
4、17、31、52:Nエミッタ拡散層
7、53、56:Nコレクタ拡散層
11、R11〜R1n、Re1〜Ren、R11i:電流制御抵抗
18、50:ポリシリコンゲート
19:酸化絶縁膜
41、43:シリサイド膜
201、301:P型基板
202、302:N型埋め込み層
203、313、323:Nコレクタ領域
204、314、324:Pベース領域
205、206、305、316、326:N型引き出し領域
207:N拡散層
47、208、308:素子分離領域
B1、B11〜B1n、B110、B120、B11i、B12i:ベース端子
B21〜B2n:ベース端子(ベース領域)
C1、C11〜C1n、C110、C120:コレクタ端子
E11〜E1n、E2i、E11i、E12i:エミッタ端子
E21〜E2n:エミッタ領域
R2、RLb1〜RLbn、RLe1〜RLen、RLC1〜RLCn、Rb1〜Rbn、Re1〜Ren:抵抗
1, 16, 32, 51: P + base diffusion layer 2, 5, 8, 10, 12, 14, 33, 36, 42, 44, 46, 57, 58, 60, 61: contact 3, 6, 9, 13, 15, 34, 35: Metal wiring 4, 17, 31, 52: N + emitter diffusion layer 7, 53, 56: N + collector diffusion layer 11, R11 to R1n, Re1 to Ren, R11i: Current control resistor 18 50: polysilicon gate 19: oxide insulating film 41, 43: silicide film 201, 301: P-type substrate 202, 302: N-type buried layer 203, 313, 323: N collector region 204, 314, 324: P Base region 205, 206, 305, 316, 326: N-type extraction region 207: N + diffusion layer 47, 208, 308: Element isolation region B1, B11 to B1n, B110, B120, B11i, B12i: Base terminals B21-B2n: Base terminals (base region)
C1, C11-C1n, C110, C120: Collector terminals E11-E1n, E2i, E11i, E12i: Emitter terminals E21-E2n: Emitter regions R2, RLb1-RLbn, RLe1-RLen, RLC1-RLCn, Rb1-Rbn, Re1- Ren: Resistance

Claims (3)

バイポーラトランジスタを用いたESD(Electrostatic Discharge)保護素子において、
第1端子と、
前記第1端子に接続されるコレクタ領域と、
第2端子と、
ベース領域と、
前記ベース領域の表面に設けられた第1エミッタ拡散層と、
前記ベース領域の表面に設けられた第2エミッタ拡散層と、
前記ベース領域の表面に設けられた第1ベース拡散層と、
前記ベース領域の表面に設けられた第2ベース拡散層と
を有し、
前記第1エミッタ拡散層と前記第1ベース拡散層の表面には、第1シリサイド層が形成され、
当該第1シリサイド層の表面における前記第1ベース拡散層の直上には、第1ベースコンタクトが形成され、
当該第1ベースコンタクトは、前記第2端子と金属配線にて互いに接続され、
当該第2エミッタ拡散層と前記第2ベース拡散層の表面には、第2シリサイド層が形成され、
当該第2シリサイド層の表面における前記第2ベース拡散層の直上には、第2ベースコンタクトが形成され、
当該第2ベースコンタクトは、前記第2端子と前記金属配線にて互いに接続され、
前記第1エミッタ拡散層と前記第2エミッタ拡散層は、前記ベース領域表面で素子分離領域により分離され、
前記第1ベース拡散層と前記第2ベース拡散層は、前記ベース領域表面で前記素子分離領域により分離される
ESD保護素子。
In an ESD (Electrostatic Discharge) protection element using a bipolar transistor,
A first terminal;
A collector region connected to the first terminal;
A second terminal;
The base region,
A first emitter diffusion layer provided on a surface of the base region;
A second emitter diffusion layer provided on the surface of the base region;
A first base diffusion layer provided on a surface of the base region;
A second base diffusion layer provided on the surface of the base region,
A first silicide layer is formed on surfaces of the first emitter diffusion layer and the first base diffusion layer,
A first base contact is formed immediately above the first base diffusion layer on the surface of the first silicide layer,
The first base contacts are connected to each other by the second terminal and metal wiring,
A second silicide layer is formed on the surfaces of the second emitter diffusion layer and the second base diffusion layer,
A second base contact is formed immediately above the second base diffusion layer on the surface of the second silicide layer,
The second base contacts are connected to each other by the second terminal and the metal wiring,
The first emitter diffusion layer and the second emitter diffusion layer are separated by an element isolation region on the surface of the base region,
The ESD protection element, wherein the first base diffusion layer and the second base diffusion layer are separated by the element isolation region on the surface of the base region.
請求項1に記載のESD保護素子において、
前記バイポーラトランジスタは、
前記第1シリサイド層を介して前記第2端子に接続される前記第1エミッタ拡散層及び前記第1ベース拡散層を備える第1バイポーラトランジスタと、
前記第2シリサイド層を介して前記第2端子に接続される前記第2エミッタ拡散層及び前記第2ベース拡散層を備える第2バイポーラトランジスタと
を具備し、
前記第1バイポーラトランジスタと前記第2バイポーラトランジスタは、前記コレクタ領域を介して接続される
ESD保護素子。
The ESD protection element according to claim 1,
The bipolar transistor is:
A first bipolar transistor comprising the first emitter diffusion layer and the first base diffusion layer connected to the second terminal via the first silicide layer;
A second bipolar transistor comprising the second emitter diffusion layer and the second base diffusion layer connected to the second terminal via the second silicide layer;
The first bipolar transistor and the second bipolar transistor are connected via the collector region.
請求項1又は2に記載のESD保護素子において、
前記バイポーラトランジスタは縦型NPNバイポーラトランジスタである
ESD保護素子。
The ESD protection element according to claim 1 or 2,
The bipolar transistor is a vertical NPN bipolar transistor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11111727A (en) * 1997-09-30 1999-04-23 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor device
JP2003519926A (en) * 2000-01-04 2003-06-24 サーノフ コーポレイション Apparatus for current ballasting ESD sensitive device
JP2007012648A (en) * 2005-06-28 2007-01-18 Rohm Co Ltd Semiconductor integrated circuit device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02273971A (en) * 1989-03-13 1990-11-08 Philips Gloeilampenfab:Nv Semiconductor device having protective circuit
JPH11111727A (en) * 1997-09-30 1999-04-23 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor device
JP2003519926A (en) * 2000-01-04 2003-06-24 サーノフ コーポレイション Apparatus for current ballasting ESD sensitive device
JP2007012648A (en) * 2005-06-28 2007-01-18 Rohm Co Ltd Semiconductor integrated circuit device

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