JP2537161B2 - MOS semiconductor device - Google Patents

MOS semiconductor device

Info

Publication number
JP2537161B2
JP2537161B2 JP58216704A JP21670483A JP2537161B2 JP 2537161 B2 JP2537161 B2 JP 2537161B2 JP 58216704 A JP58216704 A JP 58216704A JP 21670483 A JP21670483 A JP 21670483A JP 2537161 B2 JP2537161 B2 JP 2537161B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffusion layer
protection circuit
substrate
gate protection
gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58216704A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60107865A (en
Inventor
弘行 木下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP58216704A priority Critical patent/JP2537161B2/en
Publication of JPS60107865A publication Critical patent/JPS60107865A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2537161B2 publication Critical patent/JP2537161B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は絶縁膜上にゲート電極を配し、下のSi基板の
ポテンシャルを制御するMOS型半導体装置に関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a MOS semiconductor device in which a gate electrode is arranged on an insulating film and the potential of an underlying Si substrate is controlled.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

この種のMOS型半導体装置においては、入力インピー
ダンスが極めて高く、しかも絶縁膜(酸化膜)の厚さが
200〜1000Åと薄いため絶縁耐圧が10〜100Vと低く、摩
擦等により発生する静電気によって容易にゲート部の酸
化膜(ゲート酸化膜)が破壊されてしまう。従ってMOS
型半導体装置には、PN接合の順方向特性或いはブレーク
ダウン特性を利用したゲート酸化膜を保護する回路(ゲ
ート保護回路)が必ず設けられており、ゲート酸化膜の
破壊を防いでいる。しかしMOS型半導体装置では近年高
集積化が進み、ゲート酸化膜が益々薄く、拡散層が浅く
なってきており、従来のゲート保護回路では充分静電気
から保護することができず、またゲート保護回路自体が
破壊してしまうなどの不都合な状況にある。
In this type of MOS semiconductor device, the input impedance is extremely high and the thickness of the insulating film (oxide film) is large.
Since it is as thin as 200 to 1000Å, the dielectric strength is low at 10 to 100V, and the oxide film (gate oxide film) in the gate part is easily destroyed by the static electricity generated by friction. Therefore MOS
The type semiconductor device is always provided with a circuit (gate protection circuit) that protects the gate oxide film by utilizing the forward characteristics or breakdown characteristics of the PN junction, and prevents the gate oxide film from being destroyed. However, in MOS type semiconductor devices, the degree of integration has been increasing in recent years, the gate oxide film has become thinner and the diffusion layer has become shallower, and conventional gate protection circuits cannot sufficiently protect against static electricity. It is in an inconvenient situation such as being destroyed.

ゲート保護回路の典型的な従来例を第1図に示す。外
部端子から入った高電圧パルスは、拡散層でつくられた
抵抗部Rでブレークダウン或いは順方向特性により電圧
がクランプされると共に、抵抗により急峻な波形がなま
らされる。その後MOSトランジスタT1のPN接合に入り、
更にブレークダウン電圧が低められゲート保護回路の能
力が増加する。これはMOSトランジスタT1のゲート電極
に、低電位側の電源電圧VSSが印加されるため、Si基板
表面での電界が増大してブレークダウン電圧が低下する
ためである。MOSトランジスタT1の先には、保護される
べき入力MOSトランジスタT2のゲート電極が接続され
る。
A typical conventional gate protection circuit is shown in FIG. The high voltage pulse input from the external terminal has its voltage clamped by the breakdown or forward characteristic in the resistance portion R formed of the diffusion layer, and the resistance causes the steep waveform to be smoothed. Then enter the PN junction of the MOS transistor T 1 ,
Further, the breakdown voltage is lowered and the capability of the gate protection circuit is increased. This is because the low-potential-side power supply voltage V SS is applied to the gate electrode of the MOS transistor T 1 , so that the electric field on the surface of the Si substrate increases and the breakdown voltage decreases. The gate electrode of the input MOS transistor T 2 to be protected is connected to the tip of the MOS transistor T 1 .

第2図には実際の集積回路パターン配置を示す。ボン
ディングパッド1からAl配線を引き出し、この先で入力
部コンタクトホールCHを通して入力部拡散層2に接続
し、比較的長い抵抗部拡散層3を通った後MOSトランジ
スタT1の拡散層につながり、この先で入力MOSトランジ
スタT2のゲート電極に接続される。抵抗部Rは通常500
Ω〜数KΩの抵抗を用いて1〜5nsの時定数を与え、立
ち上がりの鋭いパルスのピーク電圧を減少させている。
FIG. 2 shows an actual integrated circuit pattern layout. The Al wiring is led out from the bonding pad 1, connected to the input diffusion layer 2 through the input contact hole CH, and connected to the diffusion layer of the MOS transistor T 1 after passing through the relatively long resistance diffusion layer 3 and beyond. It is connected to the gate electrode of the input MOS transistor T 2 . Resistance part R is usually 500
A resistance of Ω to several KΩ is used to give a time constant of 1 to 5 ns to reduce the peak voltage of a pulse having a sharp rising edge.

しかしこのような従来の技術では、微細化が進みゲー
ト酸化膜や拡散層の深さが小さくなってきている現状で
は、低電圧でゲート保護回路自体が破壊してしまい、改
善が必要な状況にある。また従来の技術では、破壊メカ
ニズムが不明のためサージが印加されるゲート保護回路
自体の改良は行なわれても、周辺の拡散層との関係は全
く注意が払われていなかった。このためゲート保護回路
を改良しても効果が薄く、本来の静電耐圧より大幅に低
いものとなっていた。
However, in such a conventional technology, under the present circumstances where the gate oxide film and the diffusion layer are becoming smaller in depth as the miniaturization progresses, the gate protection circuit itself is destroyed by a low voltage, and it is necessary to improve the situation. is there. Further, in the conventional technology, since the destruction mechanism is unknown, the gate protection circuit itself to which a surge is applied has been improved, but no attention has been paid to the relationship with the peripheral diffusion layer. For this reason, even if the gate protection circuit is improved, the effect is small, and it is much lower than the original electrostatic withstand voltage.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、ゲート保
護回路の静電耐圧を大幅に向上することができ、静電気
等によるゲート保護回路自体の破壊を防ぐことができる
MOS型半導体装置を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can significantly improve the electrostatic withstand voltage of the gate protection circuit and prevent the gate protection circuit itself from being damaged by static electricity or the like.
It is intended to provide a MOS type semiconductor device.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、本発明者が明らかにした破壊メカニズムに
基づき、ゲート保護回路を構成している拡散層とその周
辺の拡散層との間に、基板と同電位に保つ手段を設ける
ことにより、拡散層相互間の作用を防ぎ、ゲート保護回
路の機能を著しく向上させたものである。
The present invention is based on the destruction mechanism clarified by the present inventor, and by providing a means for keeping the same potential as the substrate between the diffusion layer forming the gate protection circuit and the diffusion layer around the diffusion layer, It prevents the interaction between layers and significantly improves the function of the gate protection circuit.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。まず
本発明の説明に入る前に、破壊にいたるメカニズムにつ
き説明しておく。以下に説明するメカニズムは本発明者
が初めて明らかにしたもので、本発明の根幹をなすもの
である。第3図は破壊メカニズムを説明する模式図で、
ゲート保護回路部近傍の断面を示す。図中11はゲート保
護回路部の拡散層であり、12はゲート保護回路の近くに
あってゲート保護回路とは直接関係のない拡散層、13は
Si基板を示している。拡散層11に正の電圧(サージ)
が印加されると、拡散層11はブレークダウンを起こし、
基板13の接地点に向って大電流が流れる。この時、基板
抵抗によりサージ印加端子の拡散層11付近の基板電位は
上昇し、周辺の拡散層12が近いと拡散層12は順方向にバ
イアスされる。拡散層12が固定電位にバイアスされてい
るか、静電容量が大きい場合には拡散層12から少数キャ
リアが基板13に注入され、少数キャリアの一部はサージ
印加端子11の空乏層14に達し、空乏層中で加速される。
この空乏層中では電界強度が大であるため、大きなエネ
ルギーを得た少数キャリアがSi結晶に衝突して電子、正
孔対を発生し、キャリア増倍が起きる。このため拡散層
11のブレークダウン電流が大幅に増加し、拡散層11の接
合面が熱的に破壊され、ゲート保護回路の静電耐圧が大
きく低下することになる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, before the description of the present invention, a mechanism leading to destruction will be described. The mechanism described below was first clarified by the present inventor and is the basis of the present invention. Fig. 3 is a schematic diagram explaining the destruction mechanism.
A cross section near the gate protection circuit is shown. In the figure, 11 is a diffusion layer of the gate protection circuit, 12 is a diffusion layer near the gate protection circuit and not directly related to the gate protection circuit, and 13 is
A Si substrate is shown. Positive voltage (surge) on diffusion layer 11
Is applied, the diffusion layer 11 breaks down,
A large current flows toward the ground point of the substrate 13. At this time, the substrate resistance increases the substrate potential near the diffusion layer 11 of the surge applying terminal, and the diffusion layer 12 is biased in the forward direction when the peripheral diffusion layer 12 is close. If the diffusion layer 12 is biased to a fixed potential or the capacitance is large, minority carriers are injected from the diffusion layer 12 into the substrate 13, and a part of the minority carriers reach the depletion layer 14 of the surge applying terminal 11, Accelerated in the depletion layer.
Since the electric field strength is high in this depletion layer, the minority carriers that have obtained a large energy collide with the Si crystal to generate an electron-hole pair, resulting in carrier multiplication. For this reason the diffusion layer
The breakdown current of 11 is greatly increased, the junction surface of the diffusion layer 11 is thermally destroyed, and the electrostatic withstand voltage of the gate protection circuit is greatly reduced.

第4図は近くの拡散層12が遠くの拡散層15と配線され
ている場合を示す。即ちサージ印加端子11にサージが
印加されると、ブレークダウンが起こり基板電位が上昇
し、近くの周辺拡散層12が順方向バイアスされるのは第
3図の場合と同様である。しかしこの場合拡散層12の容
量が小さくとも、遠くの拡散層15と接続されていれば少
数キャリアが供給される。即ち拡散層12の電位が上昇す
ると、この電位は遠く離れた拡散層15に伝わる。ところ
が拡散層15の付近の基板電位は変化していないので、拡
散層15がブレークダウンを起こし拡散層12に少数キャリ
アを供給し、拡散層12から基板13に少数キャリアが注入
され、この一部がサージ印加拡散層11の空乏層に達して
キャリア増倍を起こし、ゲート保護回路の静電耐圧が低
下する。
FIG. 4 shows the case where the near diffusion layer 12 is wired to the far diffusion layer 15. That is, when a surge is applied to the surge applying terminal 11, breakdown occurs, the substrate potential rises, and the nearby peripheral diffusion layer 12 is forward biased, as in the case of FIG. However, in this case, even if the capacity of the diffusion layer 12 is small, if the diffusion layer 15 is connected to a distant diffusion layer 15, minority carriers are supplied. That is, when the potential of the diffusion layer 12 rises, this potential is transmitted to the diffusion layer 15 which is far away. However, since the substrate potential in the vicinity of the diffusion layer 15 does not change, the diffusion layer 15 breaks down and supplies the minority carriers to the diffusion layer 12, and the minority carriers are injected from the diffusion layer 12 into the substrate 13. Reaches the depletion layer of the surge applying diffusion layer 11 to cause carrier multiplication, and the electrostatic withstand voltage of the gate protection circuit decreases.

サージを印加した時は、バイアス状態が逆になる、
即ち拡散層11と12の関係が逆になるだけでメカニズムは
同一であり、サージ印加端子11が破壊されるのではな
く、逆バイアス状態になる周辺拡散層12が破壊される。
When a surge is applied, the bias state is reversed,
That is, the mechanism is the same except that the relationship between the diffusion layers 11 and 12 is reversed, and the surge diffusion terminal 11 is not destroyed, but the peripheral diffusion layer 12 in the reverse bias state is destroyed.

このようにサージ印加端子の近くに他の拡散層がある
だけ(通常、拡散層は回路を構成するため遠くの拡散層
と接続されていたり、電源に接続されていたり或いは静
電容量が大きくなっている)で静電耐圧が本来の値より
大きく低下してしまう。一例を挙げれば、近くに拡散層
がない状態では静電耐圧が800〜1000Vであったものが、
近くに拡散層が配置されるだけで200〜3000Vに下がって
しまい、逆バイアスされる拡散層が破壊される。特に外
部端子と直接接続された入力部拡散層2の部分は、高電
圧パルスがそのまま印加されるので破壊されやすいもの
である。
In this way, there is only another diffusion layer near the surge applying terminal (usually, the diffusion layer is connected to a distant diffusion layer to form a circuit, is connected to a power supply, or has a large capacitance. Therefore, the electrostatic withstand voltage drops significantly below the original value. As an example, the electrostatic withstand voltage was 800 to 1000 V when there was no diffusion layer nearby,
Just placing a diffusion layer nearby will drop it to 200-3000V, destroying the reverse biased diffusion layer. In particular, the portion of the input diffusion layer 2 that is directly connected to the external terminal is easily destroyed because the high voltage pulse is applied as it is.

第5図ないし第7図は本発明の原理説明図であるが、
これは前記従来のものとは対応させた場合の例であるか
ら、対応個所には同一符号を付して説明を省略し、特徴
とする点の説明を行なう。第5図に示す例では、ゲート
保護回路のN+拡散層11とゲート保護回路の近くにある
+型の周辺拡散層12との間に、基板と同導電型のP+
散層21を新たに設け、基板上面においてAl配線等により
基板と同電位に保っている。
5 to 7 are explanatory views of the principle of the present invention.
Since this is an example of a case corresponding to the above-mentioned conventional one, the corresponding portions are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and the characteristic points will be described. In the example shown in FIG. 5, a P + diffusion layer 21 of the same conductivity type as the substrate is formed between the N + diffusion layer 11 of the gate protection circuit and the N + type peripheral diffusion layer 12 near the gate protection circuit. It is newly provided and is kept at the same potential as the substrate by Al wiring or the like on the upper surface of the substrate.

これにより拡散層11にサージが印加されてブークダ
ウン電流が流れても、P+拡散層21を通して周辺拡散層1
2付近の基板電位は正規の値(接地電位)に保たれるた
め、拡散層12付近の基板電位が上昇することなく、拡散
層12が順方向にバイアスされることがない。従ってゲー
ト保護回路の拡散層11の近くに周辺拡散層12があって
も、少数キャリア注入を引き金とする静電耐圧の低下が
なく、ゲート保護回路本来の高い静電耐圧を実現できる
ことになり、静電耐圧を大きく改善することができる。
更にこの場合はP+拡散層21の不純物濃度が高いため
に、この部分では少数キャリアの拡散長が短くなり、少
数キャリアがSi基板13に注入されたとしても、サージ印
加拡散層11の空乏層14に到達する前に大部分の少数キャ
リアが再結合してしまい、安全性が更に増すものであ
る。
As a result, even if a surge is applied to the diffusion layer 11 and a breakdown current flows, the peripheral diffusion layer 1 passes through the P + diffusion layer 21.
Since the substrate potential near 2 is kept at a normal value (ground potential), the substrate potential near the diffusion layer 12 does not rise and the diffusion layer 12 is not biased in the forward direction. Therefore, even if the peripheral diffusion layer 12 is near the diffusion layer 11 of the gate protection circuit, the electrostatic breakdown voltage triggered by the minority carrier injection does not decrease, and the high electrostatic breakdown voltage inherent to the gate protection circuit can be realized. The electrostatic breakdown voltage can be greatly improved.
Further, in this case, since the impurity concentration of the P + diffusion layer 21 is high, the diffusion length of the minority carriers is shortened in this portion, and even if the minority carriers are injected into the Si substrate 13, the depletion layer of the surge applying diffusion layer 11 is reduced. Most minority carriers recombine before reaching 14, further increasing safety.

第6図はP+拡散層を工程的に使えない場合の実施例
であり、第6図はスレッショルド電圧調整用イオン注入
層などSi基板13の不純物濃度より高いP′不純物層22を
用いた場合の例である。第7図はAl配線等基板電位を基
板13上面から供給する手段23を直接Si基板13に接続した
ものである。第7図の場合は基板とAl配線の接触面での
抵抗がやや大きく、P型拡散層による少数キャリア拡散
長の低下などが期待できず、第5図の場合と比べると効
果は劣るため、本発明には属しない。
FIG. 6 shows an embodiment in which the P + diffusion layer cannot be used in a process, and FIG. 6 shows a case where a P ′ impurity layer 22 having a higher impurity concentration than the Si substrate 13 such as an ion implantation layer for adjusting the threshold voltage is used. Is an example of. In FIG. 7, means 23 for supplying a substrate potential such as Al wiring from the upper surface of the substrate 13 is directly connected to the Si substrate 13. In the case of FIG. 7, the resistance at the contact surface between the substrate and the Al wiring is rather large, and the reduction of the minority carrier diffusion length due to the P-type diffusion layer cannot be expected, so the effect is inferior to the case of FIG. It does not belong to the present invention.

第8図ないし第10図は、上記第5図の例を上面図で示
したものであるが、第9図のみが本発明の実施例であ
る。図中121、122はゲート保護回路とは関係のない周辺
拡散層、21、211、212は拡散層11、12間のP+拡散層を
示している。第8図はゲート保護回路の周囲をSi基板13
と同導電型のP+拡散層21で囲んだ場合、第9図は逆に
周辺拡散層121、122の周囲をP+拡散層211、212で囲ん
だ場合である。第10図はゲート保護回路と周辺拡散層12
1、122の間の一部にP+拡散層21を設けたものである。
8 to 10 show the example of FIG. 5 in a top view, only FIG. 9 shows an embodiment of the present invention. In the figure, reference numerals 12 1 and 12 2 denote peripheral diffusion layers unrelated to the gate protection circuit, and 21 21 1 and 21 2 denote P + diffusion layers between the diffusion layers 11 and 12. Figure 8 shows the Si substrate 13 around the gate protection circuit.
When surrounded by same conductivity type P + diffusion layer 21 and, FIG. 9 shows a case that surrounds the peripheral diffusion layer 12 1, 12 2 P + diffusion layer 21 1, 21 2 reversed. Figure 10 shows the gate protection circuit and peripheral diffusion layer 12
A P + diffusion layer 21 is provided in a part between 1 and 12 2 .

第9図のものは、負のサージがN+拡散層2に印加さ
れた場合に、この拡散層2が順バイアスされ、大電流が
流れることにより、拡散層121の周りの基板電位が大き
く負方向に偏り、拡散層121が逆バイアスされて、拡散
層121の接合の周りに空乏層が発生して、拡散層2、基
板、拡散層121、間を流れる少数キャリアを引き金とす
るキャリア増倍により、拡散層121が破壊され易くな
る。しかし拡散層121は、基板電位が印加された拡散層1
21に囲われているため、上記負のサージによる拡散層12
1の周りの基板電位の揺れは大幅に低減され、従って拡
散層121が破壊され難くなるものである。この安全性
は、上記少数キャリアの大部分が、拡散層121で再結合
することにより、さらに高められる。また拡散層211
拡散層121の周りを囲うように設けられているため、該
拡散層121の周りを全体的に、その周方向からの電位と
か少数キャリアの影響を阻止できるものである。このこ
とは、拡散層122、212についても同様のことが言えるも
のである。拡散層121,122の周囲をP+拡散層211,212
囲んだ場合である。第10図はゲート保護回路と周辺拡散
層121,122の間の一部にP+拡散層21を設けたものであ
り、ゲート保護回路に近い周辺拡散層121との間にP+
散層21が設けられる。この場合ゲート保護回路と周辺拡
散層との距離が小さい所にP+拡散層を設けることにな
るが、ゲート保護回路の入力部拡散層2(コンタクトホ
ールCH周囲の拡散層)はサージ電圧がそのまま印加され
るため特に厳しい状態にあり、入力部拡散層と周辺拡散
層との間にP+拡散層21を設けておくのが好ましい。こ
の事は第8図、第9図の場合にも合てはまり入力部拡散
層2の周辺拡散層121との間にのみP+拡散層を設ける、
即ち第8図の場合にはゲート保護回路の入力部拡散層2
の周囲を被う(P+拡散層21をゲート保護回路の拡散層
の周囲の全てに設けず途中で切断し入力部拡散層2の付
近のみを被う;図示せず)、第9図の場合には入力部拡
散層2に近い周辺拡散層。
In the case of FIG. 9, when a negative surge is applied to the N + diffusion layer 2, the diffusion layer 2 is forward biased and a large current flows, so that the substrate potential around the diffusion layer 12 1 becomes large. bias in the negative direction, the diffusion layer 12 1 is reverse biased, a depletion layer is generated around the junction of the diffusion layer 12 1, diffusion layer 2, a substrate, and trigger the minority carrier flow diffusion layer 12 1, between Due to the carrier multiplication, the diffusion layer 12 1 is easily broken. However, the diffusion layer 12 1 is the diffusion layer 1 to which the substrate potential is applied.
Because it is surrounded by the 2 1, the diffusion layer 12 by the negative surge
Fluctuations in the substrate potential around 1 are greatly reduced, so that the diffusion layer 12 1 is less likely to be destroyed. The safety, most of the minority carriers, by recombination with the diffusion layer 12 1 is further enhanced. Further, since the diffusion layer 21 1 is provided so as to surround the diffusion layer 12 1 , it is possible to prevent the influence of the potential and minority carriers from the circumferential direction around the diffusion layer 12 1 as a whole. is there. The same can be said for the diffusion layers 12 2 and 21 2 . This is a case where the diffusion layers 12 1 and 12 2 are surrounded by P + diffusion layers 21 1 and 21 2 . Figure 10 are those provided with P + diffusion layer 21 in a part between the gate protection circuit and the peripheral diffusion layer 12 1, 12 2, P between the surrounding diffusion layer 12 1 close to the gate protection circuit + A diffusion layer 21 is provided. In this case, the P + diffusion layer is provided in a place where the distance between the gate protection circuit and the peripheral diffusion layer is small, but the surge voltage remains unchanged in the input diffusion layer 2 (the diffusion layer around the contact hole CH) of the gate protection circuit. Since it is applied, it is in a particularly severe state, and it is preferable to provide the P + diffusion layer 21 between the input diffusion layer and the peripheral diffusion layer. This also applies to the case of FIGS. 8 and 9, and the P + diffusion layer is provided only between the input diffusion layer 2 and the peripheral diffusion layer 12 1 .
That is, in the case of FIG. 8, the input diffusion layer 2 of the gate protection circuit
9 (the P + diffusion layer 21 is not provided all around the diffusion layer of the gate protection circuit and cut in the middle to cover only the vicinity of the input diffusion layer 2; not shown). In the case, a peripheral diffusion layer close to the input diffusion layer 2.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明した如く本発明によれば、サージ電圧が印加
され得るゲート保護回路の拡散層と周辺拡散層との間の
少くとも一部に、基板と同導電型の不純物層を設け基板
上面より基板電位を供給するかもしくは直接基板に基板
電位を供給することにより、ゲート保護回路の静電耐圧
を大幅に向上することができ、静電気等によるMOS型半
導体装置の破壊を防ぐことができるものである。
As described above, according to the present invention, an impurity layer having the same conductivity type as the substrate is provided at least at a part between the diffusion layer and the peripheral diffusion layer of the gate protection circuit to which the surge voltage can be applied, and the substrate is provided from the upper surface of the substrate. By supplying the potential or directly supplying the substrate potential to the substrate, the electrostatic withstand voltage of the gate protection circuit can be significantly improved, and the MOS type semiconductor device can be prevented from being damaged by static electricity or the like. .

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

第1図はゲート保護回路図、第2図は同回路のパターン
平面図、第3図、第4図は破壊メカニズムを説明する断
面図、第5図ないし第7図は、本発明の原理説明図、第
8図、第10図は本発明に至る改良前のパターン平面図、
第9図は本発明の一実施例のパターン平面図である。 11……ゲート保護回路の拡散層、12……周辺拡散層、13
……半導体基板、21……P+拡散層、23……基板電位印
加手段。
FIG. 1 is a gate protection circuit diagram, FIG. 2 is a pattern plan view of the same circuit, FIGS. 3 and 4 are sectional views for explaining the destruction mechanism, and FIGS. 5 to 7 are explanations of the principle of the present invention. FIG. 8, FIG. 10 and FIG. 10 are pattern plan views before improvement leading to the present invention,
FIG. 9 is a pattern plan view of an embodiment of the present invention. 11 …… Diffusion layer of gate protection circuit, 12 …… Peripheral diffusion layer, 13
...... Semiconductor substrate, 21 …… P + diffusion layer, 23 …… Substrate potential applying means.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導電型半導体基板上に、該基板上に設
けられたMOS素子のゲート保護回路を設け、前記ゲート
保護回路へのサージによる基板電位の揺れを防ぐため
に、前記基板上にありかつ前記ゲート保護回路の第2導
電型拡散層とは離れて前記ゲート保護回路の周辺の回路
の第2導電型拡散層を囲うように、第1導電型拡散層を
設け、この拡散層には基板電位を印加する手段を設けて
なり、前記ゲート保護回路は、前記基板の外部からの信
号入力用端子に入るサージに対し、前記MOS素子のゲー
ト保護を行う回路であることを特徴とするMOS型半導体
装置。
1. A first-conductivity-type semiconductor substrate is provided with a gate protection circuit for a MOS element provided on the substrate, and the substrate is provided on the substrate in order to prevent fluctuation of the substrate potential due to surge to the gate protection circuit. And a first conductivity type diffusion layer is provided so as to surround the second conductivity type diffusion layer of the circuit around the gate protection circuit away from the second conductivity type diffusion layer of the gate protection circuit, and to the diffusion layer. Is provided with means for applying a substrate potential, and the gate protection circuit is a circuit for protecting the gate of the MOS element against a surge entering the signal input terminal from the outside of the substrate. MOS type semiconductor device.
【請求項2】前記ゲート保護回路の第2導電型拡散層
が、前記ゲート保護回路の入力部拡散層であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項に記載のMOS型半導体装
置。
2. The MOS type semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductivity type diffusion layer of the gate protection circuit is an input diffusion layer of the gate protection circuit.
JP58216704A 1983-11-17 1983-11-17 MOS semiconductor device Expired - Lifetime JP2537161B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58216704A JP2537161B2 (en) 1983-11-17 1983-11-17 MOS semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58216704A JP2537161B2 (en) 1983-11-17 1983-11-17 MOS semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60107865A JPS60107865A (en) 1985-06-13
JP2537161B2 true JP2537161B2 (en) 1996-09-25

Family

ID=16692609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58216704A Expired - Lifetime JP2537161B2 (en) 1983-11-17 1983-11-17 MOS semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2537161B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960002094B1 (en) * 1990-11-30 1996-02-10 가부시키가이샤 도시바 Semiconductor device having input protection circuit
JPH07283405A (en) * 1994-04-13 1995-10-27 Toshiba Corp Protection circuit for semiconductor device
JP3332123B2 (en) * 1994-11-10 2002-10-07 株式会社東芝 Input protection circuit and semiconductor device using the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS492437A (en) * 1972-04-18 1974-01-10
JPS5837989B2 (en) * 1980-02-16 1983-08-19 日本電気株式会社 field effect semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60107865A (en) 1985-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2632720B2 (en) Variable protection threshold integrated circuit with protection against electrostatic discharge
US4400711A (en) Integrated circuit protection device
US5528064A (en) Structure for protecting integrated circuits from electro-static discharge
JPS6358380B2 (en)
KR100369496B1 (en) Integrated semiconductor circuit with structure for protecting from electrostatic discharge
US5844280A (en) Device for protecting a semiconductor circuit
US5016078A (en) CMOS integrated circuit structure protected against electrostatic discharges
JPS6248901B2 (en)
EP0109070B1 (en) Mos type semiconductor device
US5109266A (en) Semiconductor integrated circuit device having high breakdown-voltage to applied voltage
JP2537161B2 (en) MOS semiconductor device
JPH01140757A (en) Semiconductor input-protective device
US6791123B2 (en) ESD protection element
US6320229B1 (en) Semiconductor device
JPH05505060A (en) Low trigger voltage SCR protection device and structure
KR100533573B1 (en) Protective circuit
US5113230A (en) Semiconductor device having a conductive layer for preventing insulation layer destruction
JP2611639B2 (en) Semiconductor device
EP0198468A2 (en) Protective device for integrated circuit
JPH11168181A (en) Protection circuit for static discharge, transistor having circuit thereof, and semiconductor element
JPS6211787B2 (en)
KR20010029964A (en) An input/output protection device for a semiconductor integrated circuit
JP2549679B2 (en) Pad structure of semiconductor device
JPS63172468A (en) Input protective circuit
JPS58186959A (en) Semiconductor device