JP3240511B2 - Esd保護回路及びその回路の形成方法 - Google Patents
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Description
関するもので、特にデバイスを静電破壊から保護する静
電放電(ESD)保護回路及びその回路の形成方法に関
するものである。
配線膜、酸化膜のいずれか1つの破壊が考えられるが、
一般的には熱的破壊と考えられる。接合破壊とは、静電
気が加わって接合に電流が流れ、これにより温度が上昇
し、接合の抵抗値が低くなる熱暴走が生じて、p−n接
合が部分的に溶解して破壊されることである。配線膜破
壊は、熱的原因でアルミニウム(Al)膜の配線が溶け
て断線したり、溶けたAlでブリッジされたりする不良
であ。したがって、デバイスには静電破壊から保護する
ためのESD保護回路が従来から形成されていた。
D保護回路を説明する。図1は従来のESD保護回路を
示すレイアウト図であり、図2は図1のI−I線断面図
である。図1及び図2に示すように、n型の半導体基板
11の表面内にp−ウェル領域12が形成され、そのp
−ウェル領域12の形成されたn型の半導体基板11の
表面の素子隔離領域に素子隔離膜としてのフィールド酸
化膜13が形成されている。フィールド酸化膜13によ
り区画されたアクティブ領域にn型の第1、第2、第3
不純物拡散領域14、15、16が形成されている。そ
の第1、第3不純物拡散領域14、16を電気的に連結
させる接地ライン17が形成され、n型の第2不純物拡
散領域15にこれを電気的に連結させるパッド18が形
成される。これらの、接地ライン17及びパッド18
は、第2図に示すようにそれぞれの不純物領域14、1
5、16に接触する部分の両側から立ち上がり、その両
先端から互いに離れるように翼状に広がった部分を有す
る断面形状である。
17と第2不純物拡散領域15との間に降伏が生じてN
PNバイポラートランジスタが駆動される。しかし、そ
の駆動電圧が高いので、静電放電が生じた初期の段階で
内部ゲートが破壊されてしまう。
イアウト図であり、図4は図3のII−II線上の従来のE
SD保護回路を示す断面図である。図3及び図4に示す
ように、n型の半導体基板21の表面内にp−ウェル領
域22が形成され、p−ウェル領域22が形成されたn
型の半導体基板21の表面の素子隔離領域にフィールド
酸化膜23が形成される。次いで、前記フィールド酸化
膜23により定められたアクティブ領域にn型の第1、
第2、第3不純物拡散領域24、25、26が形成され
る。その第1、第3不純物拡散領域24、26に連結さ
れ、フィールド酸化膜23の上側に第2不純物拡散領域
25に覆い被さるように接地ラインVss27が形成さ
れ、第2不純物拡散領域25には電気的に連結されるよ
うにパッド28が形成される。この例では、図示のよう
に、接地ライン27の翼状に延びる一方(第2不純物領
域25に向いている方)が他方より長く延びフィールド
酸化膜23を覆うように形成されている。このフィール
ド酸化膜23の上側に形成された接地ライン27がトラ
ンジスタのゲートの機能をする。このESD保護回路
も、接地ライン27と第2不純物拡散領域25の間が降
伏により駆動されて保護回路としての役を果たすのであ
るが、その駆動電圧が高いため、ESDの初期に内部ゲ
ートが破壊されてしまう。
イアウト図であり、図6は図5のIII−III線上の従来の
ESD保護回路を示す断面図である。図5及び図6に示
すように、n型の半導体基板31の表面内にp−ウェル
領域32が形成され、p−ウェル領域32の形成された
n型の半導体基板31の表面の素子隔離領域にフィール
ド酸化膜33が形成されている。フィールド酸化膜33
により区画されたアクティブ領域にn型の第1、第2、
第3不純物拡散領域34、35、36が等間隔で形成さ
れる。n型の第1、第3不純物拡散領域34、36を電
気的に連結させる接地ライン37が形成され、第2不純
物拡散領域35と連結されるパッド38が形成される。
この例におけるパッド28は図6に示すように、中央部
分が第2不純物領域に接触して、その接触した部分の両
側から立ち上がってその先端から両側に広がっている翼
状の部分がフィールド酸化膜33の上側のほぼ全体を覆
うように形成されている。このフィールド酸化膜33上
に形成されたパッド38はトランジスタのゲートの機能
を行う。しかし、このような従来のESD保護回路にお
いても、ESDの発生時にパッドと不純物拡散領域に高
電圧が誘起されると、パッドが隣接する不純物拡散領域
と互いにオーバーラップされているため、エッジに高電
界がかかって熱電子による不純物拡散領域のエッジの破
壊が生じる問題点があった。
点を解決するためのもので、熱電子による不純物拡散領
域のエッジの破壊を防止するようにしたESD保護回路
及びその回路の形成方法を提供することにその目的があ
る。
めの本発明のESD保護回路は、第1導電型の半導体基
板と、基板上に形成された第1、第2素子隔離膜と、基
板の第1、第2素子隔離膜間とそれらの両側に形成され
る第2導電型の第1、第2、第3不純物領域と、第1、
第3不純物領域を電気的に連結させる第1金属ライン
と、第1、第2素子隔離膜上及び第2不純物領域上に互
いに分離されて形成され、一端部分において連結されて
おり、第2不純物領域上の部分がその第2不純物領域に
電気的に連結されている第2金属ラインとを備えること
を特徴とする。
の製造方法は、第1導電型の半導体基板上に第1、第2
素子隔離膜を形成し、基板の第1、第2素子隔離膜間と
それらの両側に第2導電型の第1、第2、第3不純物領
域を形成し、第1、第3不純物領域に電気的に連結され
るように第1金属ラインを形成し、かつ第1、第2素子
隔離膜上と前記第2不純物領域上とに互いに分離される
とともに一端部では連結され、第2不純物領域に電気的
に連結されるように第2金属ラインを形成することを特
徴とする。
施形態のESD保護回路及びその回路の形成方法を詳細
に説明する。図7は本実施形態のESD保護回路を示す
レイアウト図であり、図8は図7のIV−IV線断面図であ
る。図7及び図8に示すように、n型の半導体基板51
の表面部にp−ウェル領域52が形成され、p−ウェル
領域52が形成されたn型の半導体基板51の表面の素
子隔離領域にフィールド酸化膜53が形成されている。
フィールド酸化膜53により区画されたアクティブ領域
にn型の第1、第2、第3不純物拡散領域54、55、
56が形成される。そのn型の第1不純物拡散領域54
と第3不純物拡散領域56とを電気的に連結させる接地
ライン57が形成されている。第2不純物拡散領域55
の上には従来同様にパッド58が形成されるが、本実施
形態ではその形状が従来のものと異なっている。すなわ
ち、このパッド58は、図示のように、図面上下側に配
置された共通部から3つの枝が分かれて延びた形状であ
る。その枝は互いに平行であり、中央のものが第2不純
物領域に接触してその両側が立ち上がりその先端が両側
に翼状に広がる断面形状であり、その両側のものは単な
る板状のものである。そしてその両側の枝の部分はフィ
ールド酸化膜の上側に離れて配置されている。したがっ
て、フィールド酸化膜のエッジ部分にはパッドがオーバ
ラップされない。中央のものの幅は両側のものの幅より
広く形成し、両側のものは狭く形成形成されている。パ
ッド58のフィールド酸化膜上側に形成された部分がト
ランジスタのゲートの機能を果たす。
断面図である。まず、図9aに示すように、n型の半導
体基板51の表面内にp型の不純物イオンを注入してp
−ウェル領域52を形成し、p−ウェル領域52の形成
された半導体基板51の表面の素子分離領域にフィール
ド酸化膜53を形成する。次いで、図9bに示すよう
に、フィールド酸化膜53により区画されたn型の半導
体基板51のアクティブ領域にn型の不純物イオンを注
入して一定の間隙でn型の第1、第2、第3不純物拡散
領域54、55、56を形成する。
膜(図示せず)を形成し、前記第1、第2、第3不純物
拡散領域54、55、56の表面の所定部分が露出され
るようにコンタクトホールを形成する。次いで、前記コ
ンタクトホールを含む全面に金属層を形成し、その上に
フォトレジスト(図示せず)を塗布したのち、露光及び
現像工程でフォトレジストをパターニングする。パター
ニングされたフォトレジストをマスクにして金属層を選
択的にパターニングして接地ライン57とパッド58を
形成する。接地ライン57はn型の第1、第3不純物拡
散領域54、56を電気的に連結し、パッド58は第
1、第2不純物拡散領域54、55間及び第2、第3不
純物拡散領域55、56間のフィールド酸化膜の上側、
及び第2不純物拡散領域55上にそれぞれ分離されて形
成され、一端部で互いに連結され、第2不純物拡散領域
55と電気的に連結される。
路及びその回路の形成方法において、トランジスタのゲ
ートとして使われるパッドと各不純物拡散領域とが互い
に一定の間隙を有するように構成され、第2金属ライン
が素子隔離膜と不純物領域とに分離されて、素子隔離膜
のエッジすなわち不純物領域のエッジにオーバラップし
ない構造となるため、エッジ領域で電界が集中しなくな
り、また、パッドとオーバラップされない素子隔離膜に
対応する基板は抵抗として機能するので、各不純物拡散
領域のエッジの破壊を防止して駆動電圧を低くする効果
がある。
示す断面図。
図。
示す断面図。
図。
を示す断面図。
アウト図。
の断面図。
を示す工程断面図。
領域 53 フィールド酸化膜 54 第1不純物
拡散領域 55 第2不純物拡散領域 56 第3不純物
拡散領域 57 接地ライン 58 パッド
Claims (3)
- 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、 前記基板上に互いに分離されて形成された第1、第2素
子隔離膜と、 前記基板の第1、第2素子隔離膜間に形成された第2導
電型の第2不純物領域及び前記第1、第2素子隔離膜の
一側に形成された第2導電型の第1、第3不純物領域
と、 前記第1、第3不純物領域を電気的に連結させる第1金
属ラインと、 前記第1、第2素子隔離膜上及び第2不純物領域上に互
いに分離されて形成され、一端部分において連結されて
おり、第2不純物領域上の部分がその第2不純物領域に
電気的に連結され、前記第1、第2素子隔離膜のエッジ
すなわち前記第1、第2、第3不純物領域のエッジにオ
ーバラップしない第2金属ラインと、 を備えることを特徴とするESD保護回路。 - 【請求項2】 前記第2金属ラインの第2不純物領域上
の部分の幅が前記素子隔離膜上の部分の幅より広く形成
されることを特徴とする請求項1に記載のESD保護回
路。 - 【請求項3】 第1導電型の半導体基板上に第1、第2
素子隔離膜を互いに分離して形成する工程と、 前記基板の第1、第2素子隔離膜間に第2導電型の第2
不純物領域を形成すると共に前記第1、第2素子隔離膜
の一側に第2導電型の第1、第3不純物領域を形成する
工程と、 前記第1、第3不純物領域に電気的に連結されるように
第1金属ラインを形成し、また前記第1、第2素子隔離
膜上と前記第2不純物領域上とに互いに分離されるとと
もに一端部では連結され、第2不純物領域に電気的に連
結され、前記第1、第2素子隔離膜のエッジすなわち前
記第1、第2、第3不純物領域のエッジにオーバラップ
しない第2金属ラインを形成する工程と、 を備えることを特徴とするESD保護回路の形成方法。
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