JP3446569B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
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Description
特に静電気等のサージから回路を保護する構造に関す
る。
置においては、静電気などのサージにより内部回路等が
静電破壊されないように、ESD性能を高める必要があ
る。このようなESD性能の向上に関する従来技術とし
ては、例えば特開平2−210838号公報、特開平4
−93036号公報などに開示される技術が知られてい
る。
示される従来技術では、ソース領域の角部に凹部を設
け、この凹部の、ゲート電極に平行な辺の長さを長くす
ることでESD性能を向上させている。また特開平4−
94036号公報に開示される従来技術では、ソース領
域のコンタクトとドレイン領域のコンタクトとを、ゲー
ト電極に対して互いに線対称にならないように配置する
ことでESD性能を向上させている。
ドレイン領域とウェルとで構成されるダイオードのアバ
ランシェブレークを伴うESDでの静電破壊については
考慮されていたが、アバランシェブレークを伴わないE
SDでの静電破壊については考慮されていなかった。
めになされたものであり、その目的とするところは、ダ
イオードのアバランシェブレークを伴わないESDにお
ける静電破壊を有効に防止できる半導体装置を提供する
ことにある。
に本発明に係る半導体装置は、第1導電型の第1領域に
形成され、電源電位が与えられる略方形状の第2導電型
の第1不純物領域と、前記第1不純物領域の隣に所与の
間隔だけ離して形成される略方形状の第2導電型の第2
不純物領域と、前記第2不純物領域と配線層とを接続す
る第1コンタクトと、前記第1領域に少なくとも一部が
重なり合うように形成され、前記電源電位が与えられる
第1導電型の第4不純物領域とを含み、前記第1コンタ
クトの前記第1不純物領域側の一辺と、前記第4不純物
領域において該一辺側に形成される第2コンタクトの一
辺との間の距離をL1、前記第1コンタクトの他辺と、
前記第4不純物領域において該他辺側に形成される第3
コンタクトとの距離をL2とした場合に、L2≧L1で
あることを特徴とする。
純物領域と第1領域とにより構成されるダイオードに順
方向の大電流が流れる場合を考える。このような場合
に、本発明によれば、L2≧L1であるため、静電気な
どのサージによる電流の大部分を、第2不純物領域の一
辺側(第1不純物領域側)に形成されるダイオードを介
して放電することが可能となる。これにより、第2不純
物領域の他辺側に形成されるダイオードに大電流が流れ
るのを防止できる。この結果、ダイオードのアバランシ
ェブレークを伴わないESDにおける静電破壊を有効に
防止できるようになる。
成される略方形状の第2導電型の第3不純物領域と、前
記第3不純物領域と前記配線層とを接続する第4コンタ
クトと、前記第2領域に少なくとも一部が重なり合うよ
うに形成され、前記電源電位が与えられる第1導電型の
第5不純物領域とを含み、前記第4コンタクトの一辺
と、前記第5不純物領域に形成される第5コンタクトの
一辺との間の距離をL3とした場合に、L3≧L1であ
ることを特徴とする。このようにすることで、静電気な
どのサージによる電流の大部分を、第2不純物領域の一
辺側に形成されるダイオードに流すことができ、第3不
純物領域と第2領域とで構成されるダイオードに大電流
が流れるのを防止できる。これによりESD性能の更な
る向上を図れる。
域が、各々、パッドに接続される出力バッファのソース
領域、ドレイン領域であることが望ましい。また前記第
1、第2不純物領域が、各々、ラテラルバイポーラ型の
保護回路のエミッタ領域、コレクタ領域であってもよ
い。
ついて説明する。なお以下では、第1導電型をp型と
し、第2導電型をn型として説明する。またMOS型ト
ランジスタへの適用例について主に説明する。しかしな
がら、本発明は、第1導電型がn型であり、第2導電型
がp型である場合にも適用できる。またMOS型トラン
ジスタ以外にも、MIS型トランジスタなどの種々のト
ランジスタに適用できる。更にトランジスタ以外にも、
ラテラルバイポーラ等にも適用できる。
図1(B)に、図1(A)におけるA1−A2線の断面
概念図を示す。
体基板10にはp型ウェル12(第1領域)が形成され
る。このp型ウェル12は、拡散、イオン注入等の製造
プロセスを用いて形成されたp型のウェルタップ領域1
4(第4不純物領域)やコンタクト16、18等を介し
て、接地電位GND(下側電源電位)に接続される。な
おウェルタップ領域14は、少なくともその一部がp型
ウェル12に重なり合うように形成されていればよい。
領域)は、拡散、イオン注入等の製造プロセスを用いて
p型ウェル12に形成される。このソース領域20、2
1は、コンタクト34、35等を介してGNDに接続さ
れる。
ソース領域20、21の隣に所与の間隔だけ離して形成
される。即ちドレイン領域22は、ゲート電極24、2
5を挟んでソース領域20、21の隣に形成される。そ
してドレイン領域22は、図1(B)に示すように、コ
ンタクト32(第1コンタクト)等を介して配線層40
に接続され、配線層40はパッド42に接続される。
及びゲート電極24、25から成るトランジスタにより
出力バッファが構成される。そしてこの出力バッファ
は、出力バッファ自身及びこれに接続される内部回路の
保護回路として機能する。
レイン領域22とp型ウェル12により構成されるダイ
オードのアバランシェブレークを伴うESDに対処する
ために種々の対策を施していた。この場合には、図2
(A)に示すように、GNDを基準として正極性のサー
ジが出力バッファ(端子OUT)のドレイン領域22に
印加されることになる。
て負極性のサージが出力バッファのドレイン領域22に
印加される。このような負極性のサージの印加は、ダイ
オードのアバランシェブレークを伴わないESDとな
る。即ちダイオードには順方向に電流が流れる。
Dを基準とした負極性のサージの印加がアバランシェブ
レークを伴うESDとなり、VDDを基準とした正極性
のサージの印加がアバランシェブレークを伴わないES
Dとなる。
ークを伴わないESDによる静電破壊については、これ
まであまり考慮が払われていなかった。しかしながら、
素子寸法の微細化に伴い、アバランシェブレークを伴う
ESDでは静電破壊しなかった出力バッファが、アバラ
ンシェブレークを伴わないESDにおいて静電破壊する
場合があることが判明した。
態では、図1(A)に示すようにL2をL1以上として
いる。ここでL1は、コンタクト32(第1コンタク
ト)のソース領域20側の辺50と、ウェルタップ領域
14において辺50側に形成されるコンタクト16(第
2コンタクト)の辺17との間の距離に相当する。また
L2は、コンタクト32の辺54と、ウェルタップ領域
14において辺54側に形成されるコンタクト18(第
3コンタクト)の辺19との間の距離に相当する。なお
コンタクト32は、ドレイン領域22に形成されるもの
であり、ゲート電極幅方向において最もウェルタップ領
域14寄りに形成されるものである。
性のサージ90による順方向放電電流のほとんどを図1
(B)の経路E1で放電でき、経路E2に大電流が流れ
るの防止できる。即ち負極性のサージ90による順方向
放電電流を、ダイオードD1を用いて流すことができ
る。これにより、ドレイン領域22と素子分離膜38の
境界付近に形成されるダイオードD3に順方向の大電流
が流れるのを防止できる。この結果、図1(B)のE3
に示す部分での静電破壊を防止できる。
上できるのは以下の理由による。即ち図3に示すよう
に、出力バッファを構成するトランジスタの幅Wは一般
的に大きく、ドレイン領域22の幅WDは小さい。一般
的な出力バッファでは、Wは例えば200〜300μm
程度であり、WDは例えば10μm程度である。従っ
て、図3のF1、F2、F3に示すように、ソース領域
20、21側の方が、素子分離膜38側よりも電流の通
過面積が大きい。そして本実施形態によれば、L2≧L
1となるため、電流通過面積の大きいソース領域20、
21側に、大部分の電流を流すことが可能となる。この
結果、電流の集中を防止できESD性能を向上できる。
積を最小限にするために、図1(A)に示す距離LTを
デザインルールで許される最小距離にするのが一般的で
あった。そして距離LTを最小距離にすると、通常、L
2はL1よりも小さくなってしまう。
構成する事の妨げとなる事情にあえて反して、L2≧L
1とした点に大きな特徴がある。即ちL2≧L1とする
と、図1(A)のF4に示す部分が無駄なスペースとな
り、出力バッファのレイアウト面積が大きくなる。本実
施形態は、このようなレイアウト面積の増加をある程度
犠牲にし、ESD性能の向上を優先してL2≧L1とし
ている。
しE2の経路に大電流を流さないようにするためには、
図1(B)の寄生抵抗R2をR1以上とすることが肝要
である。ここでR1は、コンタクト32と、ウェルタッ
プ領域14のコンタクト16との間の寄生抵抗に相当す
る。またR2は、コンタクト32と、ウェルタップ領域
14のコンタクト18との間の寄生抵抗に相当する。そ
してR2≧R1が成り立つならば、L2をL1よりも若
干小さくすることも可能である。
ミッタ領域220、221(第1不純物領域)、コレク
タ領域222(第2不純物領域)、ベース領域224、
225から構成されるラテラルバイポーラ型の保護回路
にも適用できる。即ちこの場合には、コンタクト232
の辺250と、ウェルタップ領域214のコンタクト2
16の辺217との間の距離L1よりも、コンタクト2
32の辺254と、ウェルタップ領域214のコンタク
ト218の辺219との間の距離L2を長くする。
した。
力バッファ62、入力バッファ64を有する入出力バッ
ファ60では、パッド42からのサージ90が、配線4
0を介してダイオードD4、D5にも印加される。これ
らのダイオードD4、D5は、入力バッファ64のゲー
ト電極を保護するための保護抵抗(拡散抵抗)RPの前
段に寄生的に形成されるものである。そして、図1
(A)のドレイン領域22にESD対策を施したよう
に、このダイオードにもESD対策を施す必要がある。
D5の平面図の一例を示す。また図7に、図6における
A3−A4線の断面概念図を示す。
(第3不純物領域)は、拡散、イオン注入等の製造プロ
セスを用いてp型ウェル68(第2領域)に形成され
る。なおp型ウェル68は、出力バッファ62が形成さ
れるp型ウェル12(第1領域)と同じものにしてもよ
い。
4コンタクト)を介して配線層40に接続される。また
カソード領域70の周りにはウェルタップ領域80(第
5不純物領域)が設けられている。そしてウェルタップ
領域80は、コンタクト76、78(第5コンタクト)
等を介してGNDに接続される。
るために、図6に示すようにL3をL1以上にしてい
る。ここでL3は、コンタクト74(第4コンタクト)
の辺82や83と、ウェルタップ領域80のコンタクト
76、78(第5コンタクト)の辺77や79との間の
距離に相当する。
性のサージ90による順方向放電電流のほとんどを出力
バッファ62のソース領域20、21を介して放電で
き、図7の経路E4に大電流が流れるの防止できる。即
ち放電電流のほとんどを、図1(B)のダイオードD1
を用いて経路E1で流すことができる。これにより図7
のダイオードD5に大きな順方向電流が流れるのを防止
できる。この結果、図7のE5に示す部分での静電破壊
を防止できるようになる。
5においてL3≧L1の関係を成り立たせている。しか
しながらこれに限らず、出力バッファ62(あるいはラ
テラルバイポーラ型保護回路)に対して電気的に並列に
接続される種々の素子において、L3≧L1の関係を成
り立たせることが望ましい。このような素子としては、
例えばプルアップ用のトランジスタやアナログ出力バッ
ファなどを考えることができる。
し、図7のE4の経路に大電流を流さないようにするた
めには、図7の寄生抵抗R3を図1(B)の寄生抵抗R
1以上とすることが肝要である。ここでR3は、図6の
コンタクト74と、ウェルタップ領域80のコンタクト
76や78との間の寄生抵抗に相当する。そしてR3≧
R1が成り立つならば、L3をL1よりも若干小さくす
ることも可能である。
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。
ッファ以外にも種々の素子に適用できる。またn型トラ
ンジスタのみならずp型トランジスタにも適用できる。
極、ウェルタップ領域などのレイアウトも、本実施形態
で説明したものに限られるものではなく、種々の変形実
施が可能である。
域、ソース領域、カソード領域)は、ほぼ方形状であれ
ばよく、例えば角に面取り辺を設ける等してもよい。
り、図1(B)は、図1(A)のA1−A2線での断面
概念図である。
した正極性のサージの印加、GNDを基準とした負極性
のサージの印加について説明するための図である。
図である。
態の適用例について説明するための図である。
面図の一例である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 第1導電型の第1領域に形成され、電源
電位が与えられる略方形状の第2導電型の第1不純物領
域と、 前記第1不純物領域の隣に所与の間隔だけ離して形成さ
れる略方形状の第2導電型の第2不純物領域と、 前記第2不純物領域と配線層とを接続する第1コンタク
トと、 前記第1領域に少なくとも一部が重なり合うように形成
され、前記電源電位が与えられる第1導電型の第4不純
物領域とを含み、 前記第1コンタクトの前記第1不純物領域側の一辺と、
前記第4不純物領域において該一辺側に形成される第2
コンタクトの一辺との間の距離をL1、前記第1コンタ
クトの他辺と、前記第4不純物領域において該他辺側に
形成される第3コンタクトとの距離をL2とした場合
に、L2≧L1であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 請求項1において、 第1導電型の第2領域に形成される略方形状の第2導電
型の第3不純物領域と、 前記第3不純物領域と前記配線層とを接続する第4コン
タクトと、 前記第2領域に少なくとも一部が重なり合うように形成
され、前記電源電位が与えられる第1導電型の第5不純
物領域とを含み、 前記第4コンタクトの一辺と、前記第5不純物領域に形
成される第5コンタクトの一辺との間の距離をL3とし
た場合に、L3≧L1であることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、 前記第1、第2不純物領域が、各々、パッドに接続され
る出力バッファのソース領域、ドレイン領域であること
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 請求項1又は2において、 前記第1、第2不純物領域が、各々、ラテラルバイポー
ラ型の保護回路のエミッタ領域、コレクタ領域であるこ
とを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31592697A JP3446569B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31592697A JP3446569B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11135734A JPH11135734A (ja) | 1999-05-21 |
JP3446569B2 true JP3446569B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=18071275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31592697A Expired - Lifetime JP3446569B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3446569B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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JP5357476B2 (ja) | 2008-09-11 | 2013-12-04 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
-
1997
- 1997-10-31 JP JP31592697A patent/JP3446569B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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