JP3123489B2 - Electrostatic protection circuit in semiconductor integrated circuit and method of manufacturing the same - Google Patents

Electrostatic protection circuit in semiconductor integrated circuit and method of manufacturing the same

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JP3123489B2 JP09319651A JP31965197A JP3123489B2 JP 3123489 B2 JP3123489 B2 JP 3123489B2 JP 09319651 A JP09319651 A JP 09319651A JP 31965197 A JP31965197 A JP 31965197A JP 3123489 B2 JP3123489 B2 JP 3123489B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
における静電保護回路及びその製造方法に関し、詳しく
は、入出力端子等の外部端子周辺に形成された回路素子
の静電破壊を防止する半導体集積回路における静電保護
回路及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device for preventing electrostatic breakdown of a circuit element formed around an external terminal such as an input / output terminal. The present invention relates to an electrostatic protection circuit in an integrated circuit and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI等の半導体集積回路は、近年、高
集積化、高密度化及び処理速度の高速化が進められるの
に伴って、素子の微細化が行われてきているが、この素
子をMOS(metal oxide semisonductor)トランジスタ
で構成した場合、素子の微細化に伴ってゲート酸化膜の
膜厚がますます薄くなる傾向にある。このようなゲート
酸化膜の薄膜化が進められると、ゲート酸化膜の静電気
に対する耐圧が低くなるため、静電保護が困難となる。
2. Description of the Related Art In recent years, elements of semiconductor integrated circuits such as LSIs have been miniaturized with the progress of high integration, high density, and high processing speed. Is composed of MOS (metal oxide semisonductor) transistors, the thickness of the gate oxide film tends to be further reduced with miniaturization of elements. When the thickness of the gate oxide film is reduced, the withstand voltage of the gate oxide film against static electricity is reduced, so that it is difficult to protect the static electricity.

【0003】そこで、従来では、以下に示すような半導
体集積回路における静電保護回路が提案されている。図
6は、保護素子がnMOSトランジスタで構成された従
来の半導体集積回路における静電保護回路の構成例を示
し、(a)は平面図、(b)は(a)のC−C線に沿う
断面図、また、図7は、図6からフィールド酸化膜を取
り除いた状態を示す平面図である。これらの図に示すよ
うに、p型半導体基板1の表層部に矩形状のp型ウェル
2が形成されており、このp型ウェル2の表層部にnM
OSトランジスタのゲート電極3、n型高濃度拡散層か
らなるドレイン領域4及びソース領域5がそれぞれ形成
されている。なお、ゲート電極3の下部には図示しない
がゲート酸化膜が形成されている。また、p型ウェル2
の表層部には、上記nMOSトランジスタを囲むよう
に、ロ字状のp型高濃度拡散層6が形成されており、p
型高濃度拡散層6内には、所定間隔で複数のp型ウェル
コンタクト7が形成されている。p型高濃度拡散層6
は、p型ウェル2をp型ウェルコンタクト7及び図示せ
ぬ金属配線を介して図示せぬ接地端子へ接続するために
形成されている。
[0003] Therefore, heretofore, the following electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit has been proposed. 6A and 6B show a configuration example of an electrostatic protection circuit in a conventional semiconductor integrated circuit in which a protection element is formed of an nMOS transistor, where FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is along the line CC of FIG. FIG. 7 is a plan view showing a state where the field oxide film is removed from FIG. As shown in these figures, a rectangular p-type well 2 is formed in a surface portion of a p-type semiconductor substrate 1, and nM is formed in a surface portion of the p-type well 2.
A gate electrode 3 of the OS transistor, a drain region 4 made of an n-type high concentration diffusion layer, and a source region 5 are formed. Although not shown, a gate oxide film is formed below the gate electrode 3. Also, p-type well 2
A p-type high-concentration diffusion layer 6 in the shape of a square is formed in the surface layer portion to surround the nMOS transistor.
In the high-concentration diffusion layer 6, a plurality of p-type well contacts 7 are formed at predetermined intervals. p-type high concentration diffusion layer 6
Are formed to connect the p-type well 2 to a ground terminal (not shown) via the p-type well contact 7 and a metal wiring (not shown).

【0004】p型高濃度拡散層6の内側には、ドレイン
領域4及びソース領域5とp型高濃度拡散層6とを絶縁
するために、p型高濃度拡散層6と相似形状のフィール
ド酸化膜8が形成されている。さらに、p型高濃度拡散
層6の外側には、他の部分とこの静電保護回路とを絶縁
するために、p型高濃度拡散層6と相似形状のフィール
ド酸化膜9が形成されている。ドレイン領域4は図示せ
ぬ入出力端子に接続され、ソース領域5及びp型ウェル
コンタクト7は図示せぬ接地端子に接続されている。な
お、ゲート電極3の電位は所定の電位に固定されてい
る。
In order to insulate the drain region 4 and the source region 5 from the p-type high-concentration diffusion layer 6, a field oxide having a similar shape to the p-type high-concentration diffusion layer 6 is provided inside the p-type high-concentration diffusion layer 6. A film 8 is formed. Further, a field oxide film 9 similar in shape to the p-type high-concentration diffusion layer 6 is formed outside the p-type high-concentration diffusion layer 6 to insulate other parts from the electrostatic protection circuit. . The drain region 4 is connected to an input / output terminal (not shown), and the source region 5 and the p-type well contact 7 are connected to a ground terminal (not shown). Note that the potential of the gate electrode 3 is fixed at a predetermined potential.

【0005】上記構成において、ドレイン領域4に正極
の静電気パルスが印加されると、n型のドレイン領域4
とp型ウェル2との間のpn接合端部において衝突電離
(impact ionization)が起こり、電子−正孔対が発生
する。ここで、衝突電離とは、pn接合に印加された高
い逆バイアス電界によってキャリヤが加速されて半導体
原子に衝突し、その半導体原子をイオン化することをい
う。この際、p型ウェル2の不純物濃度はp型半導体基
板1の不純物濃度に比べて高く抵抗値が低いため、衝突
電離によって発生した正孔は、基板電流として、抵抗値
の低いp型ウェル2を経由し、p型高濃度拡散層6及び
p型ウェルコンタクト7を流れ、図示せぬ接地端子へと
流れる。このように、p型ウェル2内を基板電流が流れ
ることにより、p型ウェル2とソース領域5との間に電
位差が生じるため、p型ウェル2とn型のソース領域5
との間のpn接合が順バイアス状態となり、nMOSト
ランジスタは、npnラテラル(lateral)バイポーラ
トランジスタとしてバイポーラ動作しやすくなる。これ
により、ドレイン領域4とソース領域5との間で保持さ
れる電圧(保持電圧)は、p型ウェル2とn型のソース
領域5との間のpn接合の降伏電圧より低い。
In the above configuration, when a positive electrostatic pulse is applied to the drain region 4, the n-type drain region 4
Impact ionization occurs at the pn junction end between the pn junction and the p-type well 2 to generate electron-hole pairs. Here, the impact ionization means that carriers are accelerated by a high reverse bias electric field applied to a pn junction and collide with semiconductor atoms to ionize the semiconductor atoms. At this time, since the impurity concentration of the p-type well 2 is higher than the impurity concentration of the p-type semiconductor substrate 1 and has a lower resistance value, holes generated by impact ionization are converted into a substrate current by the p-type well 2 having a lower resistance value. Flows through the p-type high-concentration diffusion layer 6 and the p-type well contact 7 to the ground terminal (not shown). As described above, since the substrate current flows in the p-type well 2, a potential difference is generated between the p-type well 2 and the source region 5.
Is in a forward bias state, and the nMOS transistor easily operates as a npn lateral bipolar transistor. As a result, the voltage (holding voltage) held between the drain region 4 and the source region 5 is lower than the breakdown voltage of the pn junction between the p-type well 2 and the n-type source region 5.

【0006】以上説明したように、この静電保護回路に
おいては、nMOSトランジスタがバイポーラ動作しや
すくなることにより、静電気放電電流を低い保持電圧
で、図示せぬ接地端子へと放電させることができ、静電
気放電電流がp型高濃度拡散層6により囲まれた領域か
ら漏れないので、周辺の回路素子の静電破壊が防止され
る。
As described above, in this electrostatic protection circuit, the nMOS transistor can easily perform the bipolar operation, so that the electrostatic discharge current can be discharged to the ground terminal (not shown) at a low holding voltage. Since the electrostatic discharge current does not leak from the region surrounded by the p-type high concentration diffusion layer 6, the electrostatic breakdown of the peripheral circuit elements is prevented.

【0007】また、特開平3−231470号公報に
は、フィールド酸化膜によりp型ウェル内に形成された
n型拡散層を周囲から分離した構造を有する半導体集積
回路における静電保護回路が開示されている。この公報
記載の静電保護回路は、上記した従来の半導体集積回路
における静電保護回路と同様、同一p型ウェル内にn型
拡散層及びp型ウェルコンタクトが形成されており、p
型ウェル及びn型拡散層がバイポーラ動作しやすくなる
ことにより、周辺の回路素子の静電破壊を防止してい
る。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 3-231470 discloses an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit having a structure in which an n-type diffusion layer formed in a p-type well by a field oxide film is separated from its surroundings. ing. In the electrostatic protection circuit described in this publication, an n-type diffusion layer and a p-type well contact are formed in the same p-type well as in the above-described electrostatic protection circuit in a conventional semiconductor integrated circuit.
Since the mold well and the n-type diffusion layer easily perform a bipolar operation, electrostatic breakdown of peripheral circuit elements is prevented.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体集積
回路において素子の微細化が進むと、素子寸法を縮小し
た時に伝搬遅延時間等の設計パラメータがどのように変
わるかというスケーリング則に従ってp型ウェル2の不
純物濃度が高くなり、抵抗値も低くなる。そこで、図6
及び図7に示す従来の半導体集積回路における静電保護
回路の構成を上記素子が微細化された半導体集積回路に
そのまま用いると、n型のドレイン領域4とp型ウェル
2との間のpn接合端部において発生する基板電流のほ
とんどが、不純物濃度が高く抵抗値の低いp型ウェル2
内を流れるため、p型ウェル2の電位が上昇し難くな
り、nMOSトランジスタはバイポーラ動作しにくくな
る。n型のドレイン領域4とp型ウェル2との間のpn
接合部における許容静電気放電電流は、(1)式で決ま
るので、nMOSトランジスタがバイポーラ動作しにく
くなると、nMOSトランジスタのドレイン領域4とソ
ース領域5との間で保持される電圧(保持電圧)は高電
圧となり、許容静電気放電電流は小さくなってしまう。 許容静電気放電電流=(ジュール熱)/(保持電圧) … …(1) これにより、保護機能が低下して静電気耐性が劣化して
しまう、という欠点があった。
By the way, as the size of a device in a semiconductor integrated circuit advances, the p-type well 2 is formed in accordance with a scaling rule of how a design parameter such as a propagation delay time changes when the size of the device is reduced. Has a high impurity concentration and a low resistance value. Therefore, FIG.
If the configuration of the electrostatic protection circuit in the conventional semiconductor integrated circuit shown in FIG. 7 is used as it is in a semiconductor integrated circuit in which the element is miniaturized, a pn junction between the n-type drain region 4 and the p-type well 2 is obtained. Most of the substrate current generated at the end is due to the p-type well 2 having a high impurity concentration and a low resistance value.
Therefore, the potential of the p-type well 2 hardly increases, and the nMOS transistor hardly performs a bipolar operation. pn between the n-type drain region 4 and the p-type well 2
Since the allowable electrostatic discharge current at the junction is determined by the equation (1), if the nMOS transistor becomes difficult to perform the bipolar operation, the voltage (holding voltage) held between the drain region 4 and the source region 5 of the nMOS transistor becomes high. Voltage and the permissible electrostatic discharge current is reduced. Allowable electrostatic discharge current = (Joule heat) / (holding voltage) (1) As a result, there is a disadvantage that the protection function is reduced and the electrostatic resistance is deteriorated.

【0009】また、上記した従来の半導体集積回路にお
ける静電保護回路が同一のp型ウェル2内に形成された
複数個のnMOSトランジスタによって構成されている
場合、p型ウェルコンタクト7に近接して配置されたn
MOSトランジスタは、基板電流が流れる経路が短いた
め、p型ウェル2の抵抗値が小さく、p型ウェル2とソ
ース領域5との間に生じる電位差も小さい。これに対し
て、p型ウェルコンタクト7から離れて配置されたnM
OSトランジスタは、p型ウェルコンタクト7に近接し
て配置されたnMOSトランジスタに比べて、基板電流
が流れる経路が長いため、p型ウェル2の抵抗値が大き
く、p型ウェル2とソース領域5との間に生じる電位差
も大きい。上記したように、p型ウェル2の抵抗値が小
さいnMOSトランジスタはバイポーラ動作しにくくな
るため、相対的に、p型ウェル2の抵抗値が大きいnM
OSトランジスタの方がバイポーラ動作しやすいという
ことになり、静電気放電電流は、バイポーラ動作しやす
いnMOSトランジスタに集中し、そのnMOSトラン
ジスタが熱破壊してしまう危険性がある。
Further, when the electrostatic protection circuit in the above-described conventional semiconductor integrated circuit is constituted by a plurality of nMOS transistors formed in the same p-type well 2, the p-type well contact 7 is close to the p-type well contact 7. Placed n
Since the MOS transistor has a short path through which the substrate current flows, the resistance value of the p-type well 2 is small, and the potential difference between the p-type well 2 and the source region 5 is small. On the other hand, nM located away from p-type well contact 7
Since the OS transistor has a longer path for the substrate current to flow than the nMOS transistor arranged close to the p-type well contact 7, the resistance of the p-type well 2 is large, and the p-type well 2 and the source region 5 Is large. As described above, since the nMOS transistor having a small resistance value of the p-type well 2 is less likely to perform a bipolar operation, the nMOS transistor having a relatively large resistance value of the p-type well 2 is nM.
This means that the OS transistor is easier to perform the bipolar operation, and the electrostatic discharge current is concentrated on the nMOS transistor that easily performs the bipolar operation, and there is a risk that the nMOS transistor is thermally damaged.

【0010】このようなnMOSトランジスタの熱破壊
の危険性は、ドレイン領域4及びソース領域5の表面が
金属シリサイド化されたnMOSトランジスタにおいて
は、抵抗値の低い金属シリサイド層の表面近傍に静電気
放電電流が集中するため、さらに高くなり、これによ
り、静電気耐性がさらに劣化してしまう。
[0010] The danger of thermal destruction of such an nMOS transistor is that in an nMOS transistor in which the surfaces of the drain region 4 and the source region 5 are made of metal silicide, an electrostatic discharge current is generated near the surface of the metal silicide layer having a low resistance. Are concentrated, so that the height is further increased, thereby further deteriorating the electrostatic resistance.

【0011】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、半導体集積回路の素子が微細化された場合や複
数の保護素子が形成された場合でも、充分な静電気耐性
を確保できる半導体集積回路における静電保護回路及び
その製造方法を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of securing a sufficient electrostatic resistance even when the elements of a semiconductor integrated circuit are miniaturized or a plurality of protective elements are formed. An object of the present invention is to provide an electrostatic protection circuit in a circuit and a method for manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明に係る半導体集積回路における
静電保護回路は、第1導電型半導体基板の表層部に形成
された第1の第1導電型ウェルと、上記第1導電型半導
体基板の表層部に上記第1の第1導電型ウェルを所定距
離隔てて囲むように形成された第2の第1導電型ウェル
と、上記第1の第1導電型ウェルの表層部に形成され
た、少なくとも1個の第2導電型MOSトランジスタを
構成する少なくとも1組のゲート電極、ドレイン領域及
びソース領域と、上記第2の第1導電型ウェルの表層部
に形成された第1導電型高濃度拡散層と、上記第1導電
型高濃度拡散層内に形成された複数の第1導電型ウェル
コンタクトとを有し、上記ドレイン領域は入出力端子に
接続されると共に、上記ソース領域及び上記複数の第1
導電型ウェルコンタクトは電源端子又は接地端子に接続
されていることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit, comprising: a first conductive type semiconductor substrate; A first conductivity type well formed on a surface layer of the first conductivity type semiconductor substrate so as to surround the first first conductivity type well at a predetermined distance; At least one set of a gate electrode, a drain region, and a source region, which are formed in a surface layer portion of the first first conductivity type well and constitute at least one second conductivity type MOS transistor, and the second first conductivity type A first conductivity type high-concentration diffusion layer formed in a surface layer portion of the mold well; and a plurality of first conductivity type well contacts formed in the first conductivity-type high concentration diffusion layer. Connected to input / output terminals, Serial source region and the plurality of first
The conductive type well contact is connected to a power supply terminal or a ground terminal.

【0013】なお、この請求項1記載の発明において、
第1導電型及び第2導電型とは、n型又はp型を表して
おり、第1導電型をn型とした場合には第2導電型がp
型となり、第1導電型をp型とした場合には第2導電型
がn型となる。以下の請求項記載の発明においても同様
である。
In the invention according to claim 1,
The first conductivity type and the second conductivity type represent n-type or p-type, and when the first conductivity type is n-type, the second conductivity type is p-type.
And if the first conductivity type is p-type, the second conductivity type is n-type. The same applies to the invention described in the following claims.

【0014】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の半導体集積回路における静電保護回路に係り、上記
第1導電型半導体基板の表層部の上記第1の第1導電型
ウェルと上記第2の第1導電型ウェルとの間に、第2導
電型ウェルが設けられていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the electrostatic protection circuit in the semiconductor integrated circuit according to the first aspect, wherein the first first conductivity type well of the surface layer portion of the first conductivity type semiconductor substrate is provided. A second conductivity type well is provided between the second first conductivity type well and the second first conductivity type well.

【0015】また、請求項3記載の発明は、請求項2記
載の半導体集積回路における静電保護回路に係り、上記
第1の第1導電型ウェルの下部及び上記第2導電型ウェ
ルの下部に形成されたディープ第2導電型ウェルを有
し、上記第1の第1導電型ウェルの電位はフローティン
グ電位であることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the electrostatic protection circuit in the semiconductor integrated circuit according to the second aspect, wherein the lower part of the first well of the first conductivity type and the lower part of the well of the second conductivity type are provided. It has a deep second conductivity type well formed, and the potential of the first first conductivity type well is a floating potential.

【0016】また、請求項4記載の発明は、請求項1乃
至3のいずれか1に記載の半導体集積回路における静電
保護回路に係り、上記ドレイン領域、上記ソース領域及
び上記第1導電型高濃度拡散層の表面には高融点金属の
シリサイド膜が形成されていることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the electrostatic protection circuit in the semiconductor integrated circuit according to any one of the first to third aspects, wherein the drain region, the source region, and the first conductive type high voltage are connected. A refractory metal silicide film is formed on the surface of the concentration diffusion layer.

【0017】また、請求項5記載の発明に係る半導体集
積回路における静電保護回路の製造方法は、第1導電型
半導体基板の表層部に、第1の第1導電型ウェルと、上
記第1の第1導電型ウェルを所定距離隔てて囲む第2の
第1導電型ウェルとを形成する工程と、上記第1の第1
導電型ウェルの表層部に、少なくとも1個の第2導電型
MOSトランジスタを構成する少なくとも1組のゲート
電極、ドレイン領域及びソース領域を形成すると共に、
上記第2の第1導電型ウェルの表層部に、第1導電型高
濃度拡散層を形成する工程と、上記第1導電型高濃度拡
散層内に、複数の第1導電型ウェルコンタクトを形成す
る工程と、上記ドレイン領域を入出力端子に接続すると
共に、上記ソース領域及び上記第1導電型ウェルコンタ
クトを電源端子又は接地端子に接続する工程とを有する
ことを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit, comprising the steps of: forming a first well of the first conductivity type on a surface layer of a semiconductor substrate of the first conductivity type; Forming a second first conductivity type well surrounding the first conductivity type well at a predetermined distance;
At least one set of a gate electrode, a drain region and a source region constituting at least one second conductivity type MOS transistor is formed in a surface layer portion of the conductivity type well, and
Forming a first-conductivity-type high-concentration diffusion layer in a surface layer of the second first-conductivity-type well; and forming a plurality of first-conductivity-type well contacts in the first-conductivity-type high-concentration diffusion layer And connecting the drain region to an input / output terminal and connecting the source region and the first conductivity type well contact to a power supply terminal or a ground terminal.

【0018】また、請求項6記載の発明は、請求項5記
載の半導体集積回路における静電保護回路の製造方法に
係り、上記第1導電型半導体基板の表層部の上記第1の
第1導電型ウェルと上記第2の第1導電型ウェルとの間
に、第2導電型ウェルを形成する工程を有することを特
徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit according to the fifth aspect, wherein the first first conductive layer on a surface portion of the first conductive type semiconductor substrate is provided. A step of forming a second conductivity type well between the mold well and the second first conductivity type well.

【0019】また、請求項7記載の発明は、請求項6記
載の半導体集積回路における静電保護回路の製造方法に
係り、上記第1の第1導電型ウェルの下部及び第2導電
型ウェルの下部に、ディープ第2導電型ウェルを形成す
る工程を有し、上記第1の第1導電型ウェルの電位がフ
ローティング電位であることを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit according to the sixth aspect, wherein a lower portion of the first first conductivity type well and a lower portion of the second conductivity type well are formed. A step of forming a deep second conductivity type well is provided below, and the potential of the first first conductivity type well is a floating potential.

【0020】さらにまた、請求項8記載の発明は、請求
項4乃至7のいずれか1に記載の半導体集積回路におけ
る静電保護回路の製造方法に係り、上記ドレイン領域、
上記ソース領域及び上記第1導電型高濃度拡散層の表面
に高融点金属のシリサイド膜を形成する工程を有するこ
とを特徴としている。
Further, the invention according to claim 8 relates to a method of manufacturing an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit according to any one of claims 4 to 7, wherein the method includes the steps of:
Forming a refractory metal silicide film on the surface of the source region and the first conductivity type high concentration diffusion layer.

【0021】[0021]

【作用】この発明の構成によれば、保護素子である第2
導電型MOSトランジスタが形成された第1の第1導電
型ウェルと、接地端子に接続された第1導電型ウェルコ
ンタクトが形成された第2の第1導電型ウェルとが第1
導電型半導体基板の表層部を介して形成されているの
で、静電気に基づく基板電流が抵抗値の高い第1導電型
半導体基板に流れることになり、第2導電型MOSトラ
ンジスタがバイポーラ動作しやすい。したがって、半導
体集積回路の素子が微細化されて第1の第1導電型ウェ
ルの不純物濃度が高くなり、その抵抗値が低くなって
も、充分な静電気耐性を確保できる。また、複数の保護
素子が形成された場合でも、その配置に依存することな
く、充分な静電気耐性を確保できる。
According to the structure of the present invention, the second protection element is used.
A first first conductivity type well in which a conductivity type MOS transistor is formed and a second first conductivity type well in which a first conductivity type well contact connected to a ground terminal is formed are formed by a first method.
Since the substrate is formed via the surface layer of the conductive semiconductor substrate, a substrate current based on static electricity flows to the first conductive semiconductor substrate having a high resistance value, and the second conductive MOS transistor easily operates in a bipolar manner. Therefore, even if the element of the semiconductor integrated circuit is miniaturized and the impurity concentration of the first first conductivity type well is increased and its resistance value is reduced, sufficient electrostatic resistance can be ensured. Further, even when a plurality of protection elements are formed, sufficient electrostatic resistance can be ensured without depending on the arrangement.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 A.第1の実施例 図1は、この発明の第1の実施例である半導体集積回路
における静電保護回路の構成を示す図で、(a)は平面
図、(b)は(a)のA−A線に沿う断面図、また、図
2は、図1(a)からフィールド酸化膜及びチタンシリ
サイドを取り除いた状態を示す平面図である。これらの
図を参照して、この静電保護回路の構成について、その
製造方法と共に説明する。まず、p型半導体基板11の
素子分離領域の表面にフィールド酸化膜12を形成した
後、フォトレジスト(図示略)を基板の表面全面に塗布
し、フォトリゾグラフィ技術によりp型ウェル13,1
4を形成すべき領域を開口するためにフォトレジストを
パターニングする。次に、p型半導体基板11の表面側
からp型不純物をドーズ量約1×1013〜3×1013
-2でイオン注入することにより、p型半導体基板11
の表層部に、矩形状のp型ウェル13と、p型ウェル1
3をp型半導体基板11の表層部(以下、分割部とす
る)11aを隔てて囲むようなロ字状のp型ウェル14
を形成する。次に、p型ウェル13の表層部にnMOS
トランジスタを構成するゲート電極15を、ゲート電極
15の両側面にゲート側壁酸化膜16をそれぞれ形成す
る。なお、ゲート電極15の下部には図示しないがゲー
ト酸化膜が既に形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The description will be made specifically using an embodiment. A. First Embodiment FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIG. FIG. 2 is a plan view showing a state in which the field oxide film and titanium silicide are removed from FIG. 1A. With reference to these drawings, the configuration of this electrostatic protection circuit will be described together with its manufacturing method. First, after a field oxide film 12 is formed on the surface of an element isolation region of a p-type semiconductor substrate 11, a photoresist (not shown) is applied to the entire surface of the substrate, and the p-type wells 13 and 1 are formed by photolithography.
The photoresist is patterned so as to open an area in which 4 is to be formed. Next, a dose of about 1 × 10 13 to 3 × 10 13 c of p-type impurities is applied from the surface side of the p-type semiconductor substrate 11.
By ion implantation at m −2 , the p-type semiconductor substrate 11
The rectangular p-type well 13 and the p-type well 1
3 is a square-shaped p-type well 14 surrounding a surface layer portion (hereinafter, referred to as a divided portion) 11 a of the p-type semiconductor substrate 11.
To form Next, the nMOS is added to the surface of the p-type well 13.
A gate electrode 15 constituting a transistor is formed, and gate sidewall oxide films 16 are formed on both side surfaces of the gate electrode 15. Although not shown, a gate oxide film is already formed below the gate electrode 15.

【0023】この後、p型半導体基板11の表面側から
n型不純物をイオン注入することにより、p型ウェル1
3の表層部に、n型高濃度拡散層からなるドレイン領域
17及びソース領域18を形成する。また、この工程の
前後に、p型半導体基板11の表面側からp型不純物を
イオン注入することにより、p型ウェル14の表層部
に、p型高濃度拡散層19を形成する。
Thereafter, an n-type impurity is ion-implanted from the surface side of the p-type semiconductor substrate 11 to thereby form the p-type well 1.
A drain region 17 and a source region 18 made of an n-type high concentration diffusion layer are formed in the surface layer portion of No. 3. Further, before and after this step, a p-type impurity is ion-implanted from the surface side of the p-type semiconductor substrate 11 to form a p-type high concentration diffusion layer 19 in the surface layer of the p-type well 14.

【0024】次に、スパッタ法により、高融点金属薄膜
として、例えば、チタン薄膜を基板の表面全面に形成し
た後、高温アニール処理及び選択エッチングを行って、
ドレイン領域17、ソース領域18及びp型高濃度拡散
層19の表面に形成されたチタン薄膜だけをシリサイド
化してチタンシリサイド20を形成する。この後、図示
しないが基板全面に絶縁膜を形成した後、p型高濃度拡
散層19内に、所定間隔で複数のp型ウェルコンタクト
21を形成する。そして、ドレイン領域17は図示せぬ
入出力端子に金属配線を介して接続し、ソース領域18
及びp型ウェルコンタクト21は図示せぬ接地端子に金
属配線を介して接続する。ゲート電極15の電位は所定
の電位に固定する。
Next, after a titanium thin film, for example, as a high melting point metal thin film is formed on the entire surface of the substrate by a sputtering method, high-temperature annealing and selective etching are performed.
Only the titanium thin film formed on the surfaces of the drain region 17, the source region 18 and the p-type high concentration diffusion layer 19 is silicided to form a titanium silicide 20. Thereafter, although not shown, after forming an insulating film on the entire surface of the substrate, a plurality of p-type well contacts 21 are formed in the p-type high concentration diffusion layer 19 at predetermined intervals. The drain region 17 is connected to an input / output terminal (not shown) via a metal wiring, and the source region 18
The p-type well contact 21 is connected to a ground terminal (not shown) via a metal wiring. The potential of the gate electrode 15 is fixed at a predetermined potential.

【0025】上記製造方法により製造された静電保護回
路の構成において、ドレイン領域17に正極の静電気パ
ルスが印加されると、n型のドレイン領域17とp型ウ
ェル13との間のpn接合端部において衝突電離が起こ
り、電子−正孔対が発生し、正孔は、基板電流として、
まず、不純物濃度が高く抵抗値の低いp型ウェル13を
流れた後、図1(b)中に矢印で示すように、不純物濃
度が低く抵抗値の高いp型半導体基板11の分割部11
aを経由し、p型ウェル14、p型高濃度拡散層19及
びp型ウェルコンタクト21を流れ、図示せぬ接地端子
へと流れる。
In the configuration of the electrostatic protection circuit manufactured by the above manufacturing method, when a positive electrostatic pulse is applied to the drain region 17, a pn junction end between the n-type drain region 17 and the p-type well 13 is formed. Impact ionization occurs in the part, an electron-hole pair is generated, and the hole is
First, after flowing through the p-type well 13 having a high impurity concentration and a low resistance value, as shown by an arrow in FIG. 1B, the divided portion 11 of the p-type semiconductor substrate 11 having a low impurity concentration and a high resistance value
Via a, it flows through the p-type well 14, the p-type high-concentration diffusion layer 19, and the p-type well contact 21, and flows to a ground terminal (not shown).

【0026】このように、p型半導体基板11の分割部
11aを基板電流が流れることにより、接地電位である
ソース領域18とp型ウェル13との間にp型半導体基
板11の抵抗値により充分な電位差が生じるため、p型
ウェル13とn型のソース領域18との間のpn接合が
順バイアス状態となり、nMOSトランジスタは、従来
に比べてバイポーラ動作しやすくなる。この場合、基板
電流がp型ウェル13だけでなく、p型半導体基板11
の分割部11aにも流れるため、nMOSトランジスタ
のバイポーラ動作のしやすさは、p型ウェル13の不純
物濃度に依存しない。したがって、半導体集積回路を構
成する素子が微細化されることにより、p型ウェル13
の不純物濃度が高くなっても、所定の静電気耐性を確保
することができる。
As described above, when the substrate current flows through the divided portion 11a of the p-type semiconductor substrate 11, the resistance value of the p-type semiconductor substrate 11 is sufficiently high between the source region 18 and the p-type well 13 which are the ground potential. Since a large potential difference occurs, the pn junction between the p-type well 13 and the n-type source region 18 is in a forward-biased state, and the nMOS transistor is more likely to perform a bipolar operation than in the prior art. In this case, not only the p-type well 13 but also the p-type semiconductor substrate 11
Therefore, the easiness of the bipolar operation of the nMOS transistor does not depend on the impurity concentration of the p-type well 13. Therefore, by miniaturizing the elements constituting the semiconductor integrated circuit, the p-type well 13
Even if the impurity concentration becomes high, a predetermined electrostatic resistance can be ensured.

【0027】そして、複数個のnMOSトランジスタが
並列接続されて形成されていても、従来容易にバイポー
ラ動作しなかったp型ウェルコンタクト21に近接して
配置されたnMOSトランジスタでも、p型ウェルコン
タクト21との間に、p型ウェル13の抵抗値よりも充
分に抵抗値の高い分割部11aが介挿されているので、
ソース領域18とp型ウェル13との間に充分な電位差
が生じている。この電位差はp型半導体基板11で生ず
る電位差で決まるため、各nMOSトランジスタのバイ
ポーラ動作のしやすさはnMOSトランジスタの位置に
依存しなくなり、従来のように、静電気放電電流が特定
のnMOSトランジスタに集中して、そのnMOSトラ
ンジスタが熱破壊してしまう危険性は少ない。このこと
は、図1に示すように、ドレイン領域17、ソース領域
18及びp型高濃度拡散層19の表面にチタンシリサイ
ド20を形成した場合にはより顕著である。したがっ
て、チタンシリサイド20を形成したことによって静電
気耐性が劣化してしまうことはない。
Even if a plurality of nMOS transistors are connected in parallel, even if the nMOS transistor is arranged close to the p-type well contact 21 which has not been easily bipolar-operated conventionally, the p-type well contact 21 Since the dividing portion 11a having a sufficiently higher resistance value than the resistance value of the p-type well 13 is interposed therebetween,
A sufficient potential difference is generated between the source region 18 and the p-type well 13. Since this potential difference is determined by the potential difference generated in the p-type semiconductor substrate 11, the easiness of the bipolar operation of each nMOS transistor does not depend on the position of the nMOS transistor, and the electrostatic discharge current concentrates on a specific nMOS transistor as in the related art. Thus, there is little danger of the nMOS transistor being thermally destroyed. This is more remarkable when titanium silicide 20 is formed on the surfaces of drain region 17, source region 18 and p-type high concentration diffusion layer 19, as shown in FIG. Therefore, the formation of the titanium silicide 20 does not deteriorate the electrostatic resistance.

【0028】B.第2の実施例 次に、この発明の第2の実施例について説明する。図3
は、この発明の第2の実施例である半導体集積回路にお
ける静電保護回路の構成を示す図で、(a)は平面図、
(b)は(a)のB−B線に沿う断面図、また、図4
は、図3(a)からフィールド酸化膜及びチタンシリサ
イドを取り除いた状態を示す平面図である。これらの図
を参照して、この静電保護回路の構成について、その製
造方法と共に説明する。まず、p型半導体基板31の素
子分離領域の表面にフィールド酸化膜32を形成した
後、フォトレジスト(図示略)を基板の表面全面に塗布
し、フォトリゾグラフィ技術によりp型ウェル33及び
34を形成すべき領域を開口するためにフォトレジスト
をパターニングする。次に、p型半導体基板31の表面
側からp型不純物をドーズ量約1×1013〜3×1013
cm-2でイオン注入することにより、p型半導体基板3
1の表層部に、矩形状のp型ウェル33と、p型ウェル
33をp型半導体基板31の表層部を隔てて囲むような
ロ字状のp型ウェル34を形成する。
B. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG.
1A is a diagram showing a configuration of an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit according to a second embodiment of the present invention, FIG.
4B is a sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a state where a field oxide film and titanium silicide are removed from FIG. With reference to these drawings, the configuration of this electrostatic protection circuit will be described together with its manufacturing method. First, after a field oxide film 32 is formed on the surface of an element isolation region of a p-type semiconductor substrate 31, a photoresist (not shown) is applied to the entire surface of the substrate, and p-type wells 33 and 34 are formed by photolithography. The photoresist is patterned to open an area to be formed. Next, a p-type impurity is dosed from the surface of the p-type semiconductor substrate 31 at a dose of about 1 × 10 13 to 3 × 10 13.
By ion implantation at cm −2 , the p-type semiconductor substrate 3
A rectangular p-type well 33 and a square-shaped p-type well 34 surrounding the p-type well 33 with the surface layer of the p-type semiconductor substrate 31 interposed therebetween are formed in the surface layer portion of FIG.

【0029】次に、再びフォトレジスト(図示略)を基
板の表面全面に塗布し、フォトリゾグラフィ技術により
n型ウェル35を形成すべき領域を開口するためにフォ
トレジストをパターニングする。次に、p型半導体基板
31の表面側からn型不純物をドーズ量約1×1013
3×1013cm-2でイオン注入することにより、p型半
導体基板31の表層部のp型ウェル33とp型ウェル3
4との間にp型ウェル33を囲むロ字状のn型ウェル3
5を形成する。次に、p型ウェル33の表層部にnMO
Sトランジスタを構成するゲート電極36及びゲート電
極36の両側面にゲート側壁酸化膜37をそれぞれ形成
する。なお、ゲート電極36の下部には図示しないがゲ
ート酸化膜が既に形成されている。
Next, a photoresist (not shown) is applied again on the entire surface of the substrate, and the photoresist is patterned by photolithography to open a region where the n-type well 35 is to be formed. Next, from the surface side of the p-type semiconductor substrate 31, an n-type impurity is dosed by about 1 × 10 13 to
By implanting ions at 3 × 10 13 cm −2 , the p-type well 33 and the p-type well 3 in the surface portion of the p-type semiconductor substrate 31 are formed.
, A rectangular n-type well 3 surrounding the p-type well 33
5 is formed. Next, nMO is added to the surface layer of the p-type well 33.
A gate electrode 36 constituting the S transistor and gate sidewall oxide films 37 are formed on both side surfaces of the gate electrode 36, respectively. Although not shown, a gate oxide film is already formed below the gate electrode 36.

【0030】この後、p型半導体基板31の表面側から
n型不純物をイオン注入することにより、p型ウェル3
3の表層部に、n型高濃度拡散層からなるドレイン領域
38及びソース領域39を形成する。また、この工程の
前後に、p型半導体基板31の表面側からp型不純物を
イオン注入することにより、p型ウェル34の表層部
に、p型高濃度拡散層40を形成する。
Thereafter, an n-type impurity is ion-implanted from the surface side of the p-type semiconductor substrate 31 to thereby form the p-type well 3.
A drain region 38 and a source region 39 made of an n-type high concentration diffusion layer are formed in the surface layer portion of No. 3. Further, before and after this step, p-type impurities are ion-implanted from the surface side of the p-type semiconductor substrate 31 to form a p-type high concentration diffusion layer 40 in the surface layer of the p-type well 34.

【0031】次に、スパッタ法により、高融点金属薄膜
として、例えば、チタン薄膜を基板の表面全面に形成し
た後、高温アニール処理及び選択エッチングを行って、
ドレイン領域38、ソース領域39及びp型高濃度拡散
層40の表面に形成されたチタン薄膜だけをシリサイド
化してチタンシリサイド41を形成する。この後、図示
しないが基板全面に絶縁膜を形成した後、p型高濃度拡
散層40内に、所定間隔で複数のp型ウェルコンタクト
42を形成する。そして、ドレイン領域38は図示せぬ
入出力端子に金属配線を介して接続し、ソース領域39
及びp型ウェルコンタクト42は図示せぬ接地端子に金
属配線を介して接続する。ゲート電極36の電位は所定
の電位に固定する。
Next, after a titanium thin film, for example, as a high melting point metal thin film is formed on the entire surface of the substrate by sputtering, high-temperature annealing and selective etching are performed.
Only the titanium thin film formed on the surfaces of the drain region 38, the source region 39 and the p-type high concentration diffusion layer 40 is silicided to form a titanium silicide 41. Thereafter, although not shown, after forming an insulating film on the entire surface of the substrate, a plurality of p-type well contacts 42 are formed at predetermined intervals in the p-type high concentration diffusion layer 40. The drain region 38 is connected to an input / output terminal (not shown) via a metal wiring, and the source region 39 is connected.
The p-type well contact 42 is connected to a ground terminal (not shown) via a metal wiring. The potential of the gate electrode 36 is fixed at a predetermined potential.

【0032】上記製造方法により製造された静電保護回
路の構成において、ドレイン領域38に正極の静電気パ
ルスが印加されると、n型のドレイン領域38とp型ウ
ェル39との間のpn接合端部において衝突電離が起こ
り、電子−正孔対が発生し、正孔は、基板電流として、
まず、不純物濃度が高く抵抗値の低いp型ウェル33を
流れた後、その抵抗値がp型半導体基板31の抵抗値よ
りも高いロ字状のn型ウェル35が形成されているた
め、図3(b)中に矢印で示すように、そのほとんど
は、p型ウェル33下部の、不純物濃度が低く抵抗値の
高いp型半導体基板31を経由し、p型ウェル34、p
型高濃度拡散層40及びp型ウェルコンタクト42を流
れ、図示せぬ接地端子へと流れる。
In the configuration of the electrostatic protection circuit manufactured by the above manufacturing method, when a positive electrostatic pulse is applied to the drain region 38, a pn junction end between the n-type drain region 38 and the p-type well 39 is formed. Impact ionization occurs in the part, an electron-hole pair is generated, and the hole is
First, after flowing through a p-type well 33 having a high impurity concentration and a low resistance value, a square-shaped n-type well 35 whose resistance value is higher than the resistance value of the p-type semiconductor substrate 31 is formed. As shown by arrows in FIG. 3B, most of them pass through the p-type semiconductor substrate 31 having a low impurity concentration and a high resistance under the p-type well 33, and pass through the p-type wells 34 and p.
The high-concentration diffusion layer 40 and the p-type well contact 42 flow to the ground terminal (not shown).

【0033】このように、p型ウェル33の下部のp型
半導体基板31を基板電流が流れることにより、接地電
位であるソース領域39とp型ウェル33との間にp型
半導体基板31の抵抗値により充分な電位差が生じるた
め、p型ウェル33とn型のソース領域39との間のp
n接合が順バイアス状態となり、nMOSトランジスタ
は、従来に比べてバイポーラ動作しやすくなる。この場
合、基板電流がp型ウェル33だけでなく、p型半導体
基板31にも流れるため、nMOSトランジスタのバイ
ポーラ動作のしやすさは、p型ウェル33の不純物濃度
に依存しない。したがって、半導体集積回路を構成する
素子が微細化されることにより、p型ウェル33の不純
物濃度が高くなっても、所定の静電気耐性を確保するこ
とができる。
As described above, when the substrate current flows through the p-type semiconductor substrate 31 below the p-type well 33, the resistance of the p-type semiconductor substrate 31 between the source region 39, which is the ground potential, and the p-type well 33. Since a sufficient potential difference is generated depending on the value, the p-type well 33 and the p-type
The n-junction is in a forward-biased state, and the nMOS transistor is more likely to perform a bipolar operation than in the past. In this case, since the substrate current flows not only in the p-type well 33 but also in the p-type semiconductor substrate 31, the easiness of the bipolar operation of the nMOS transistor does not depend on the impurity concentration of the p-type well 33. Therefore, a predetermined electrostatic resistance can be secured even if the impurity concentration of the p-type well 33 is increased due to the miniaturization of the elements constituting the semiconductor integrated circuit.

【0034】そして、複数個のnMOSトランジスタが
並列接続されて形成されていても、従来容易にバイポー
ラ動作しなかったp型ウェルコンタクト42に近接して
配置されたnMOSトランジスタでも、p型ウェルコン
タクト42との間に、p型ウェル13及びp型半導体基
板31の各抵抗値よりも充分に抵抗値の高いn型ウェル
35が介挿されているので、基板電流はほとんどp型ウ
ェル33の下部のp型半導体基板31を流れ、したがっ
て、ソース領域39とp型ウェル33との間に充分な電
位差が生じている。この電位差はp型半導体基板31で
生ずる電位差で決まるため、各nMOSトランジスタの
バイポーラ動作のしやすさはnMOSトランジスタの位
置に依存しなくなり、従来のように、静電気放電電流が
特定のnMOSトランジスタに集中して、そのnMOS
トランジスタが熱破壊してしまう危険性は少ない。この
ことは、図3に示すように、ドレイン領域38、ソース
領域39及びp型高濃度拡散層40の表面にチタンシリ
サイド41を形成した場合にはより顕著である。したが
って、チタンシリサイド41を形成したことによって静
電気耐性が劣化してしまうことはない。
Even if a plurality of nMOS transistors are formed in parallel connection, even if the nMOS transistor is arranged close to the p-type well contact 42 which has not been easily bipolar-operated conventionally, the p-type well contact 42 The n-type well 35 having a sufficiently higher resistance value than the respective resistance values of the p-type well 13 and the p-type semiconductor substrate 31 is interposed therebetween. Flowing through the p-type semiconductor substrate 31, a sufficient potential difference is generated between the source region 39 and the p-type well 33. Since this potential difference is determined by the potential difference generated in the p-type semiconductor substrate 31, the easiness of the bipolar operation of each nMOS transistor does not depend on the position of the nMOS transistor, and the electrostatic discharge current is concentrated on a specific nMOS transistor as in the related art. And the nMOS
There is little risk of the transistor being thermally destroyed. This is more remarkable when titanium silicide 41 is formed on the surfaces of drain region 38, source region 39 and p-type high concentration diffusion layer 40 as shown in FIG. Therefore, the formation of the titanium silicide 41 does not degrade the electrostatic resistance.

【0035】C.第3の実施例 次に、第3の実施例について説明する。図5は、保護素
子がnMOSトランジスタで構成されたこの発明の第3
の実施例である半導体集積回路における静電保護回路の
構成を示す断面図である。この図において、図3(b)
の各部に対応した部分には同一の符号を付け、その説明
を省略する。図5に示す半導体集積回路における静電保
護回路においては、p型半導体基板31の表面側からn
型不純物をドーズ量約1×1013〜3×1013cm-2
高エネルギイオン注入することにより、p型ウェル33
の下部及びn型ウェル35の下部に、ディープn型ウェ
ル51が新たに形成されている。このディープn型ウェ
ル51は、例えば、p型ウェル33を形成する前に形成
する。なお、p型ウェル33の電位は、上記第2の実施
例とは異なり、フローティング電位にする。
C. Third Embodiment Next, a third embodiment will be described. FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention in which the protection element is constituted by an nMOS transistor.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an electrostatic protection circuit in the semiconductor integrated circuit according to the example. In this figure, FIG.
The same reference numerals are given to the portions corresponding to the respective portions, and the description thereof will be omitted. In the electrostatic protection circuit in the semiconductor integrated circuit shown in FIG.
Implanting high-impurity ions at a dose of about 1 × 10 13 to 3 × 10 13 cm −2 to form a p-type well 33
, And a deep n-type well 51 is newly formed below the n-type well 35. The deep n-type well 51 is formed, for example, before forming the p-type well 33. Note that the potential of the p-type well 33 is set to a floating potential, different from the second embodiment.

【0036】上記構成の静電保護回路において、ドレイ
ン領域38に正極の静電気パルスが印加されると、n型
のドレイン領域38とp型ウェル39との間のpn接合
端部において衝突電離が起こり、電子−正孔対が発生
し、正孔が基板電流として流れるが、その抵抗値がp型
半導体基板31の抵抗値よりも高いディープn型ウェル
51が形成されているため、p型ウェル33の電位は、
上記した第2の実施例に比べてさらに上昇しやすくな
る。したがって、nMOSトランジスタは、さらにバイ
ポーラ動作しやすくなる。このnMOSトランジスタの
バイポーラ動作のしやすさは、上記した第2の実施例の
場合と同様、p型ウェル33の不純物濃度に依存しない
ので、半導体集積回路を構成する素子が微細化されるこ
とにより、p型ウェル33の不純物濃度が高くなって
も、所定の静電気耐性を確保することができる。
In the electrostatic protection circuit having the above configuration, when a positive electrostatic pulse is applied to the drain region 38, impact ionization occurs at the pn junction end between the n-type drain region 38 and the p-type well 39. An electron-hole pair is generated, and the hole flows as a substrate current. However, since the deep n-type well 51 whose resistance is higher than the resistance of the p-type semiconductor substrate 31 is formed, the p-type well 33 is formed. The potential of
It becomes easier to raise as compared with the second embodiment. Therefore, the nMOS transistor is more likely to perform a bipolar operation. Since the easiness of the bipolar operation of the nMOS transistor does not depend on the impurity concentration of the p-type well 33 as in the case of the above-described second embodiment, the element constituting the semiconductor integrated circuit is miniaturized. Even if the impurity concentration of the p-type well 33 is increased, a predetermined static resistance can be ensured.

【0037】このことは、p型ウェル33の表層部に複
数個のnMOSトランジスタが並列接続されて形成され
ている場合も同様であり、nMOSトランジスタのバイ
ポーラ動作のしやすさはnMOSトランジスタの位置に
依存せず、また、ドレイン領域38、ソース領域39及
びp型高濃度拡散層40の表面にチタンシリサイド41
を形成した場合にはより顕著な作用効果が得られ、チタ
ンシリサイド41を形成したことによって静電気耐性が
劣化してしまうことはない。
The same applies to the case where a plurality of nMOS transistors are formed in parallel in the surface layer portion of the p-type well 33, and the easiness of the bipolar operation of the nMOS transistor depends on the position of the nMOS transistor. And a titanium silicide 41 on the surface of the drain region 38, the source region 39 and the p-type high concentration diffusion layer 40.
Is formed, a more remarkable function and effect is obtained, and the formation of the titanium silicide 41 does not deteriorate the electrostatic resistance.

【0038】以上説明した第1乃至第3の実施例の構成
によれば、静電保護回路を構成するnMOSトランジス
タのゲート長が、略0.35μmの場合、HBM−ES
D(Human Body Model - Electrostatic Discharge)テ
ストにおける静電耐量は、図6及び図7に示す従来の静
電保護回路が100V程度であったのに対して、200
0V以上に向上していることが分かった。ここで、HB
M−ESDテストは、人体に通常蓄積されていると想定
される量の静電気を半導体集積回路に供給して放電させ
ることにより、静電気保護回路の静電耐量を測定する標
準的な方法である。
According to the configurations of the first to third embodiments described above, when the gate length of the nMOS transistor forming the electrostatic protection circuit is approximately 0.35 μm, the HBM-ES
The electrostatic withstand capability in the D (Human Body Model-Electrostatic Discharge) test was 200 V, while that of the conventional electrostatic protection circuit shown in FIGS.
It turned out that it improved to 0V or more. Where HB
The M-ESD test is a standard method for measuring the electrostatic withstand capability of an electrostatic protection circuit by supplying an amount of static electricity normally assumed to be accumulated in a human body to a semiconductor integrated circuit and discharging the same.

【0039】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の実施例においては、p型半導体基板を用いる例を示し
たが、これに限定されず、n型半導体基板を用いると共
に、各ウェルや各層の導電型を上述の実施例とは逆に
し、かつ、ドレイン領域及びn型ウェルコンタクトを電
源端子に金属配線を介して接続するようにしても、上述
の実施例で述べたと略同様の作用効果を得ることができ
る。また、上述の実施例においては、シリサイド膜とし
てチタンシリサイド膜を形成する例を示したが、これに
限定されず、白金やタングステン等の高融点金属のシリ
サイド膜であればどのようなものでも良い。
Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and changes in design and the like can be made without departing from the gist of the present invention. Even if there is, it is included in the present invention. For example, in the above-described embodiment, an example in which a p-type semiconductor substrate is used has been described. However, the present invention is not limited to this. In addition to using an n-type semiconductor substrate, the conductivity type of each well and each layer is reversed from that in the above-described embodiment. In addition, even if the drain region and the n-type well contact are connected to the power supply terminal via the metal wiring, substantially the same operation and effect as described in the above embodiment can be obtained. Further, in the above-described embodiment, the example in which the titanium silicide film is formed as the silicide film is described, but the present invention is not limited to this, and any silicide film of a high melting point metal such as platinum or tungsten may be used. .

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1及び5記
載の発明の構成によれば、保護素子である第2導電型M
OSトランジスタが形成された第1の第1導電型ウェル
と、接地端子に接続された第1導電型ウェルコンタクト
が形成された第2の第1導電型ウェルとが第1導電型半
導体基板の表層部を介して形成されているので、静電気
に基づく基板電流が抵抗値の高い第1導電型半導体基板
に流れることになり、第2導電型MOSトランジスタが
バイポーラ動作しやすい。
As described above, according to the first and fifth aspects of the present invention, the second conductivity type M serving as a protection element is provided.
The first first conductivity type well in which the OS transistor is formed and the second first conductivity type well in which the first conductivity type well contact connected to the ground terminal is formed are formed on the surface of the first conductivity type semiconductor substrate. Since it is formed via the portion, the substrate current based on the static electricity flows to the first conductivity type semiconductor substrate having a high resistance value, and the second conductivity type MOS transistor easily operates in a bipolar manner.

【0041】また、請求項2及び6記載の発明の構成に
よれば、上記第1の第1導電型ウェルと上記第2の第1
導電型ウェルとの間に第2導電型ウェルが介挿されてい
るので、静電気に基づく基板電流が抵抗値の高い第1導
電型半導体基板に流れることになり、第2導電型MOS
トランジスタがさらにバイポーラ動作しやすい。さら
に、請求項3及び7記載の発明の構成によれば、上記第
1の第1導電型ウェルの下部と上記第2導電型ウェルの
下部にディープ第2導電型ウェルが形成されているの
で、静電気に基づく基板電流が抵抗値の高いディープ第
2導電型ウェル及び第1導電型半導体基板に流れること
になり、第2導電型MOSトランジスタがより一層バイ
ポーラ動作しやすい。したがって、半導体集積回路の素
子が微細化されて第1の第1導電型ウェルの不純物濃度
が高くなり、その抵抗値が低くなっても、充分な静電気
耐性を確保できる。また、複数の保護素子が形成された
場合でも、その配置に依存することなく、充分な静電気
耐性を確保できる。このような効果は、請求項4及び8
記載の発明の構成によれば、より顕著である。
According to the second and sixth aspects of the present invention, the first well of the first conductivity type and the second well of the first conductivity type are provided.
Since the second conductivity type well is interposed between the second conductivity type well and the second conductivity type well, the substrate current based on static electricity flows through the first conductivity type semiconductor substrate having a high resistance value.
Transistors are more easily operated in bipolar mode. Further, according to the third and seventh aspects of the present invention, a deep second conductivity type well is formed below the first first conductivity type well and below the second conductivity type well. A substrate current based on static electricity flows through the deep second conductivity type well having a high resistance value and the first conductivity type semiconductor substrate, and the second conductivity type MOS transistor is more likely to perform a bipolar operation. Therefore, even if the element of the semiconductor integrated circuit is miniaturized and the impurity concentration of the first first conductivity type well is increased and its resistance value is reduced, sufficient electrostatic resistance can be ensured. Further, even when a plurality of protection elements are formed, sufficient electrostatic resistance can be ensured without depending on the arrangement. Such an effect is achieved in claims 4 and 8
According to the configuration of the described invention, this is more remarkable.

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

【図1】この発明の第1の実施例である半導体集積回路
における静電保護回路の構成を示す図で、(a)は平面
図、(b)は(a)のA−A線に沿う断面図である。
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is along the line AA in FIG. It is sectional drawing.

【図2】図1(a)からフィールド酸化膜及びチタンシ
リサイドを取り除いた状態を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a state where a field oxide film and titanium silicide are removed from FIG.

【図3】この発明の第2の実施例である半導体集積回路
における静電保護回路の構成を示す図で、(a)は平面
図、(b)は(a)のB−B線に沿う断面図である。
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a configuration of an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is along the line BB in FIG. It is sectional drawing.

【図4】図3(a)からフィールド酸化膜及びチタンシ
リサイドを取り除いた状態を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a state where a field oxide film and titanium silicide are removed from FIG.

【図5】この発明の第3の実施例である半導体集積回路
における静電保護回路の構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図6】従来の半導体集積回路における静電保護回路の
構成例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のC−
C線に沿う断面図である。
6A and 6B show a configuration example of an electrostatic protection circuit in a conventional semiconductor integrated circuit, where FIG. 6A is a plan view, and FIG.
It is sectional drawing which follows the C line.

【図7】図6からフィールド酸化膜を取り除いた状態を
示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a state where a field oxide film is removed from FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,31 p型半導体基板(第1導電型半導体基板) 11a 分割部(第1導電型半導体基板) 13,14,33,34 p型ウェル(第1導電型ウェ
ル) 15,36 ゲート電極 17,38 ドレイン領域 18,39 ソース領域 19,40 p型高濃度拡散層(第1導電型高濃度拡散
層) 20,41 チタンシリサイド(シリサイド膜) 21,42 p型ウェルコンタクト(第1導電型ウェル
コンタクト) 35 n型ウェル(第2導電型ウェル) 51 ディープn型ウェル(ディープ第2導電型
ウェル)
11, 31 p-type semiconductor substrate (first conductivity type semiconductor substrate) 11a divided portion (first conductivity type semiconductor substrate) 13, 14, 33, 34 p-type well (first conductivity type well) 15, 36 gate electrode 17, 38 drain region 18, 39 source region 19, 40 p-type high concentration diffusion layer (first conductivity type high concentration diffusion layer) 20, 41 titanium silicide (silicide film) 21, 42 p-type well contact (first conductivity type well contact) ) 35 n-type well (second conductivity type well) 51 deep n-type well (deep second conductivity type well)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/04 H01L 21/822 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/04 H01L 21/822

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1導電型半導体基板の表層部に形成さ
れた第1の第1導電型ウェルと、 前記第1導電型半導体基板の表層部に前記第1の第1導
電型ウェルを所定距離隔てて囲むように形成された第2
の第1導電型ウェルと、 前記第1の第1導電型ウェルの表層部に形成された、少
なくとも1個の第2導電型MOSトランジスタを構成す
る少なくとも1組のゲート電極、ドレイン領域及びソー
ス領域と、 前記第2の第1導電型ウェルの表層部に形成された第1
導電型高濃度拡散層と、前記第1導電型高濃度拡散層内
に形成された複数の第1導電型ウェルコンタクトとを有
し、 前記ドレイン領域は入出力端子に接続されると共に、前
記ソース領域及び前記複数の第1導電型ウェルコンタク
トは電源端子又は接地端子に接続されていることを特徴
とする半導体集積回路における静電保護回路。
A first conductive type well formed in a surface portion of the first conductive type semiconductor substrate; and a first first conductive type well formed in a surface portion of the first conductive type semiconductor substrate. A second formed to surround at a distance
A first conductivity type well, and at least one set of a gate electrode, a drain region, and a source region which are formed in a surface layer of the first first conductivity type well and constitute at least one second conductivity type MOS transistor. And a first layer formed in a surface layer of the second first conductivity type well.
A conductive type high concentration diffusion layer, and a plurality of first conductivity type well contacts formed in the first conductivity type high concentration diffusion layer; wherein the drain region is connected to an input / output terminal and the source An electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit, wherein the region and the plurality of first conductivity type well contacts are connected to a power supply terminal or a ground terminal.
【請求項2】 前記第1導電型半導体基板の表層部の前
記第1の第1導電型ウェルと前記第2の第1導電型ウェ
ルとの間に、第2導電型ウェルが設けられていることを
特徴とする請求項1記載の半導体集積回路における静電
保護回路。
2. A second conductivity type well is provided between the first first conductivity type well and the second first conductivity type well in a surface layer portion of the first conductivity type semiconductor substrate. 2. An electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記第1の第1導電型ウェルの下部及び
前記第2導電型ウェルの下部に形成されたディープ第2
導電型ウェルを有し、前記第1の第1導電型ウェルの電
位はフローティング電位であることを特徴とする請求項
2記載の半導体集積回路における静電保護回路。
3. A deep second formed below the first first conductivity type well and below the second conductivity type well.
3. The electrostatic protection circuit according to claim 2, wherein the well has a conductivity type, and the potential of the first first conductivity type well is a floating potential.
【請求項4】 前記ドレイン領域、前記ソース領域及び
前記第1導電型高濃度拡散層の表面には、高融点金属の
シリサイド膜がそれぞれ形成されていることを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれか1に記載の半導体集積回路
における静電保護回路。
4. A high melting point metal silicide film is formed on the surface of the drain region, the source region and the first conductivity type high concentration diffusion layer, respectively. 2. An electrostatic protection circuit in the semiconductor integrated circuit according to claim 1.
【請求項5】 第1導電型半導体基板の表層部に、第1
の第1導電型ウェルと、前記第1の第1導電型ウェルを
所定距離隔てて囲む第2の第1導電型ウェルとを形成す
る工程と、 前記第1の第1導電型ウェルの表層部に、少なくとも1
個の第2導電型MOSトランジスタを構成する少なくと
も1組のゲート電極、ドレイン領域及びソース領域を形
成すると共に、前記第2の第1導電型ウェルの表層部
に、第1導電型高濃度拡散層を形成する工程と、 前記第1導電型高濃度拡散層内に、複数の第1導電型ウ
ェルコンタクトを形成する工程と、 前記ドレイン領域を入出力端子に接続すると共に、前記
ソース領域及び前記第1導電型ウェルコンタクトを電源
端子又は接地端子に接続する工程とを有することを特徴
とする半導体集積回路における静電保護回路の製造方
法。
5. A first conductive type semiconductor substrate, comprising:
Forming a first conductivity type well and a second first conductivity type well surrounding the first first conductivity type well at a predetermined distance; and a surface portion of the first first conductivity type well. At least one
At least one set of a gate electrode, a drain region, and a source region constituting the second MOS transistors of the second conductivity type are formed, and a high-concentration diffusion layer of the first conductivity type is formed on the surface of the second first conductivity type well. Forming a plurality of first conductivity type well contacts in the first conductivity type high concentration diffusion layer; connecting the drain region to an input / output terminal; Connecting the one conductivity type well contact to a power supply terminal or a ground terminal.
【請求項6】 前記第1導電型半導体基板の表層部の前
記第1の第1導電型ウェルと前記第2の第1導電型ウェ
ルとの間に、第2導電型ウェルを形成する工程を有する
ことを特徴とする請求項5記載の半導体集積回路におけ
る静電保護回路の製造方法。
6. A step of forming a second conductivity type well between the first first conductivity type well and the second first conductivity type well in a surface portion of the first conductivity type semiconductor substrate. 6. The method for manufacturing an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit according to claim 5, comprising:
【請求項7】 前記第1の第1導電型ウェルの下部及び
前記第2導電型ウェルの下部に、ディープ第2導電型ウ
ェルを形成する工程を有し、前記第1の第1導電型ウェ
ルの電位はフローティング電位であることを特徴とする
請求項6記載の半導体集積回路における静電保護回路の
製造方法。
7. A step of forming a deep second conductivity type well below the first first conductivity type well and below the second conductivity type well, wherein the first first conductivity type well is formed. 7. The method according to claim 6, wherein said potential is a floating potential.
【請求項8】 前記ドレイン領域、前記ソース領域及び
前記第1導電型高濃度拡散層の表面に高融点金属のシリ
サイド膜を形成する工程を有することを特徴とする請求
項4乃至7のいずれか1に記載の半導体集積回路におけ
る静電保護回路の製造方法。
8. The method according to claim 4, further comprising the step of forming a silicide film of a refractory metal on surfaces of the drain region, the source region, and the first conductivity type high concentration diffusion layer. 2. A method for manufacturing an electrostatic protection circuit in a semiconductor integrated circuit according to item 1.
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